深厚覆盖层上面板堆石坝及其防渗墙应力变形特性研究

摘要

我国西南地区河流普遍存在深厚覆盖层，覆盖层地基是一种典型的复杂地质条件。面板堆石坝是适合修建在覆盖层地基上的主要坝型。对建于覆盖层上面板堆石坝，其应力变形特性复杂，影响因素众多。本文结合实测资料和数值分析方法研究深厚覆盖层上面板堆石坝坝体及其防渗系统的应力变形特性。在运用数值计算方法分析深厚覆盖层上面板堆石坝应力变形特性及渗流作用和坝体分期填筑对其影响的基础上，重点分析覆盖层地基中防渗墙的受力特点及其应力变形特性，讨论坝体分期填筑、渗流作用、防渗墙施工顺序、防渗墙深度及防渗墙布置形式等对墙体应力变形的影响。最后，结合实测资料和数值计算方法，对某深厚覆盖层上面板堆石坝及其防渗墙各个阶段应力变形特性进行分析，评价其安全稳定。本文主要研究成果如下：
　　(1)覆盖层地基对面板堆石坝及其防渗系统具有显著影响。覆盖层上面板堆石坝坝体最大沉降和水平位移均发生在坝体底部，大小主应力均发生在覆盖层底部。同时大坝整个防渗系统呈现下沉的趋势，并且产生较大变形和拉应力。
　　(2)渗流作用引起面板堆石坝产生较大沉降和水平位移，使面板中下部拉应力和变形增加。坝体分期填筑造成内部复杂的应力变形状态，恶化面板支撑条件，不利大坝稳定。
　　(3)覆盖层上面板堆石坝防渗墙主要受压，在顶部和底部以及两侧产生一定拉应力。同时防渗墙竣工期主要向上游变形，蓄水期向下游变形，最大变形发生在顶部。不考虑渗流作用防渗墙应力变形计算结果将偏于不安全。
　　(4)防渗墙靠后的施工顺序和坝体分期填筑可以一定程度上改善墙体应力变形状态。另外悬挂式防渗墙也可以改善墙体应力状态，但产生较大变形。心墙坝防渗墙主要承受偏心受压作用，墙体产生较大的压应力，而斜墙坝防渗墙主要承受弯曲作用，墙体产生较大拉应力，并且在蓄水期产生较大变形。
　　(5)对某深厚覆盖层上面板堆石坝应力变形特性分析表明，大坝运行状态良好，深厚覆盖层上建面板堆石坝能够表现出较好的运行状态。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

2 面板堆石坝应力变形分析主要方法和理论

2.1 面板堆石坝应力变形研究主要方法

2.2 材料本构模型及选用

2.3 接触面与接缝系统的模拟

2.4 计算工具与算例分析

2.5 本章小结

3 深厚覆盖层上面板堆石坝应力变形特性及其影响因素分析

3.1 覆盖层基本特性和渗流控制

3.2 深厚覆盖层上面板堆石坝应力变形特性分析

3.3 考虑渗流作用的覆盖层上面板堆石坝应力变形分析

3.4 坝体分期填筑对面板堆石坝应力变形的影响

3.5 本章小结

4 深厚覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形特性研究

4.1 防渗墙主要受力特点及应8力00变形特性分析

4.2 渗流作用对防渗墙应力变形的影响

4.3 防渗墙施工顺序对墙体应力变形的影响

4.4 坝体分期填筑对防渗墙应力变形的影响

4.5 悬挂式防渗墙应力变形特性

4.6 不同布置形式防渗墙应力变形特性对比分析

4.7 本章小结

5 工程实例

5.1 工程主要特点

5.2 大坝应力变形监测系统

5.3 数值计算模型

5.4 结果分析

5.5 本章小结

6 结论及展望

6.1 主要结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录