支挡结构下不透水充灌袋挡水能力及其设计方法研究

摘要

不透水土工膜充灌袋作为临时挡水结构广泛的用于抗洪以及水利工程建设中。当充灌袋承受过大侧向水压力时，充灌袋会发生滚动失稳而起不到挡水功能。因此要将不透水充灌袋作为抗洪抢险的挡水结构，防止其发生滚动失稳是成功应用的前提。如何能够防止充灌袋发生翻滚，采用什么样的支挡结构才能有效的提高挡水能力，如何对支挡结构下的抗水平力进行计算，这些问题都是目前工程中面临的关键性技术问题。本文设计了三种不同的支挡结构形式，用以提高充灌袋在侧向水位作用下的抗翻滚能力。具体研究内容和成果如下：
　　（1）编写算法，采用 PFC2D程序计算充灌压力下充灌袋形状和充灌袋拉力。采用编写的算法计算不同充灌压力下充灌袋的高度和拉力，与相关文献和实验数据进行对比，验证该方法的可行性。
　　（2）设计用于解决充灌袋在侧向水位下翻滚问题的支挡结构，包括三角形结构，顶面为弧面的三角结构，内侧弧形的 L型结构，研究三种支挡结构形式对充灌袋挡水性能的影响。
　　（3）编写三种支挡结构下充灌袋的算法，利用 PFC2D程序对三种支挡结构下的挡水能力进行计算，建立无量纲化的充灌压力、充灌袋周长、支挡结构高度和水位高度之间的关系，给出不同支挡结构下优化设计方法。
　　（4）对三种支挡结构下充灌袋的拉力进行计算，比较三种结构的应力集中现象，通过比较确定最优化的支挡结构及其结构的设计参数。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

第二章 基于PFC2D的土工织物充灌袋计算方法

2.1 PFC基本原理介绍

2.2 充灌袋形状的理论计算

2.3 PFC2D程序可靠性的验证

2.4 本章小结

第三章 三角形挡体结构对充灌袋挡水性能的影响

3.1 计算有支档结构充灌袋挡水性能的PFC2D程序的建立

3.2 挡水水位与充灌压力之间的关系

3.3 挡水水位与挡体高度的关系

3.4 挡体形状对充灌袋张拉力的影响

3.5 本章小结

第四章 顶部弧面的三角挡体对充灌袋挡水性能的影响

4.1 模型的建立

4.2 挡水水位与充灌袋压力的关系

4.3 挡水水位与挡体高度的关系

4.4 顶部弧面的三角结构对充灌袋表面张力的影响

4.5 本章小结

第五章 L型挡体结构形式对充灌袋挡水性能的影响

5.1 模型的建立

5.2 挡水水位与充灌压力的关系

5.3 挡水水位与弧度角的关系

5.4 挡水水位与挡体高度的关系

5.5 L型挡体结构形式对充灌袋表面张力的影响

5.6 本章小结

第六章 挡体结构形式的选择

6.1 挡体结构形式对挡水水位的影响

6.2 挡体结构形式对充灌袋表面张力的影响

6.3 最优挡体结构的选择

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢