新疆下坂地水库坝基防渗墙试验研究

新疆下坂地水利枢纽工程地处高寒、高海拔的山区,坝基覆盖层厚度达147.95m,透水性强,易坍塌和漏浆,块石坚硬,坝基防渗处理难度罕见。针对这一工程问题进行了坝基防渗墙试验研究,结果表明,以大深度混凝土防渗墙为主墙,下接帷幕灌浆的墙幕结合方案。本文针对新疆下坂地深厚覆盖层坝基防渗墙进行了试验研究,找出了防渗墙有效的施工深度及合理的施工方法,从而为坝基防渗墙设计施工提供了可靠的依据。     

深覆盖层上面板堆石坝的圆弧型防渗墙

覆盖层的防渗设施大都采用混凝土防渗墙。防渗墙在靠近两岸部位及靠近顶部常存在较大的拉应力,易导致混凝土开裂并产生渗漏,影响大坝的安全。采用平面上防渗墙轴线呈圆弧型的防渗墙来改善防渗墙的应力性状,并用三维有限元法数值分析对圆弧型防渗墙与直线型防渗墙的应力变形性状进行分析比较,论证了以圆弧型防渗墙替代直线型防渗墙的技术合理性,建议面板堆石坝坝基防渗采用圆弧型防渗墙更为有利。     

深厚覆盖层坝基防渗墙深度研究

在西部山区深厚覆盖层上建设高坝,坝基防渗是关系到工程成败的关键。塑性混凝土防渗墙加灌浆帷幕防渗体系已经在多座大坝工程中应用,实践证明是成功的。由于坝基防渗墙建设控制工期,并且工期较长,在满足防渗要求的条件下应尽量减少工程量。研究防渗墙的合理深度,能够在一定程度上减少工程量,优化施工工期。基于改进阻力系数法求得防渗墙底部坡降随防渗墙深度变化的解析解,并且通过数值模拟方法详细研究了深覆盖层内防渗墙深度变化时防渗墙底部水头、坡降的变化规律。认为深厚覆盖层内设置防渗墙的深度并非越深越好,而是存在一个最优深度。最优深度的取值取决于覆盖层的深度。一般情况下,相对深度比（防渗墙最优深度与覆盖层深度之比）在0.7左右为防渗的最优取值。     

本溪桓仁东方红水电站加固工程防渗技术研究与应用

本溪桓仁东方红水电站坝基覆盖层最大深度达到110 m,为了减小渗流量和减小坝基扬压力,采用施作混凝土防渗墙的方法完成水电站的防渗和加固,并拟定了相应地段的防渗控制标准和质量评定标准,对特殊地质缺陷段也提出了灌浆处理要求以及灌后检查标准,以确保本溪桓仁东方红水电站的长期安全运行,针对水电站的加固工程和防渗工程具有一定的指导意义。     

高密度电法在水库坝基无损检测中的应用

某坝基为砂卵石基础,其下为强风化基岩,坝基渗漏和左右岸绕坝渗漏是该水库坝基存在的主要地质问题。为此,采取了塑性混凝土防渗墙与双排帷幕灌浆相结合的综合防渗措施。为了检测水库坝基及塑性混凝土防渗墙施工质量,防止水库正常蓄水后发生渗漏,选用了高密度电法进行无损检测。工程采用温纳施伦贝尔法观测,分别采用5m和10m电极间距,电极数60个,剖面数16。依据5m和10m道距实测视电阻率剖面与反演结果的解释,对水库坝基和防渗墙的工程质量进行了评价,认为-25m桩号塑性混凝土防渗墙可能存在渗漏问题,-80m桩号对应一低阻异常,坝体可能存在渗漏通道;其余部位未发现明显异常。     

深厚覆盖层中弱透水层对渗流影响的试验研究

我国西南、西北地区常存在强弱互层的深厚覆盖层坝基,弱透水层在深厚覆盖层坝基中对渗流影响较大,其影响规律需要深入研究。试验中将弱透水层设置在坝基的不同位置,变化垂直防渗墙的深度。试验结果表明,弱透水层处在中间位置处,其与防渗墙形成半封闭式联合防渗体系能有效降低坝基渗流量与出逸坡降;上江坝工程实例中,经半封闭式联合防渗体系降低后的渗流量及出逸坡降皆在允许范围内;从理论层面上考虑,该弱透水层若能加以利用,可大大减小防渗墙深度。此外,研究还发现,当防渗墙位置越深,其与防渗墙形成的半封闭式防渗体系越能有效减小渗流量及出逸坡降。研究成果能为类似工程提供一定的理论参考及建议,从而降低工程造价。     

坝基两道防渗墙水头分担情况有限元分析

深覆盖层坝址上的高心墙堆石坝,在河床覆盖层中常设置两道混凝土防渗墙防渗。采用开发的有限元软件,参照砂卵石覆盖层深度近50 m的某心墙堆石坝工程的情况,分析了主、副防渗墙6种设置方案中坝基的稳定渗流场,得到了主墙、副墙和覆盖层的水头分担比例。所有方案中河床覆盖层上的水头都小于3 %。当主、副两道墙下部灌浆情况相同、端部之间设置灌浆帷幕封堵绕渗时,副墙承担的水头接近主墙;如果取消封堵绕渗的帷幕,副墙承担的水头下降到总水头的20 %～30 %;而副墙底部和主、副墙两端均不设帷幕的情况,副墙上承担的水头比例下降到总水头的8 %～11 %。副墙位于主墙的下游侧时,其上承担的水头比例比副墙位于主墙上游侧的情况略高。防渗墙承担的水头比例取决于墙整体的防渗能力,而对防渗墙本身的厚度变化不敏感。     

混凝土防渗墙在小仕阳水库中的应用

混凝土防渗墙是近年来应用广泛的一种地下连续式防渗措施,以山东省莒县小仕阳水库为实例,对混凝土防渗墙在水库除险加固工程中的应用进行分析讨论。通过对坝基除险加固前的渗漏情况和采用混凝土防渗墙成墙后的渗透系数进行对比,并采用高密度电法对成墙的连续性进行无损检测,通过渗透系数对比和高密度电法电阻率色谱图分析得出,混凝土防渗墙的使用能有效的解决水库坝基的渗漏问题。同时对混凝土防渗墙的更好应用进行了展望。     

高水头下深厚覆盖层高土石围堰应力变形分析

乌东德水电站位于长江上游的金沙江,其土石围堰高74 m,河床砂卵石覆盖层厚70 m,上下游水头差达151 m,且设计在下游侧堰脚开挖70 m深的基坑,拟采用高86 m的混凝土防渗墙上接复合土工膜防渗。对该高水头下深厚覆盖层高土石围堰的应力变形特征进行了非线性有限元分析,模拟了堰体填筑、蓄水、下游侧降水与基坑开挖的过程,采用无厚度Goodman单元模拟堰体与防渗墙间的接触面。应力与变形分析的结果表明围堰的设计方案是可行的。此外,研究了覆盖层与围堰填料的参数,防渗墙的材料、厚度与墙底沉渣等因素的影响,对设计方案提出了建议。     

超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的精细化分析EI北大核心

混凝土防渗墙是深厚覆盖层地基上修建土石坝的主要坝基防渗结构,是保证大坝安全的关键防线,因此,精细模拟防渗墙的受力状态,对于合理评价深厚覆盖层上土石坝工程具有重要意义。联合增量迭代法和有限元-比例边界有限元耦合方法,实现了土石坝应力变形的跨尺度精细化分析,克服了中点增量法求解局部强非线性问题时精度低的缺陷;发现了防渗墙-心墙接头附近和防渗墙底部土体剪切带的局部大应变特性,阐明了传统方法无法描述土体局部大应变而高估防渗墙应力的机制;提出了设置薄层单元来模拟应变局部效应的高效计算方法,实现了超深覆盖层上高沥青心墙坝防渗墙受力状态的三维精细化分析。本研究发展的有限元-比例边界元-增量迭代法-预设薄层单元的跨尺度非线性分析方法可为深厚覆盖层上土石坝防渗墙的安全评价和设计优化提供理论和技术支持。     

深厚覆盖层上混凝土防渗墙的应力变形特性

建造在深厚覆盖层上的心墙坝,通常由土质心墙和其下部的防渗墙构成完整的防渗体系,防渗墙将受到水荷载和上覆坝体荷载的双重作用.本文采用三维非线性有限元分析了某心墙坝工程软弱覆盖层上两道混凝土防渗墙（第一道为嵌岩式,第二道为悬挂式）的应力变形特性并对其安全度评价方法进行了介绍.计算结果表明：①嵌岩式防渗墙和悬挂式防渗墙表现了不同的应力应变特性;②两道防渗墙的拉压应力均已超出混凝土的允许范围,建议采用高强低弹的混凝土配方.     

土工膜-防渗墙-弱透水层联合防渗的有效性分析

深厚覆盖层坝基往往都是强弱互层结构,坝基中存在弱透水层。弱透水层既是隔水层又是软弱夹层,是否利用其作为控渗依托层关系到工程难度、进度及成本。绝大多数工程都将全封闭式防渗体作为控渗首选方案,保守的设计理念导致采用半封闭式防渗体控渗的工程少之又少。西藏多布水电站采用土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体,在国内外少见,具有一定代表性,其防渗效果具有重要的参考价值和借鉴意义。本文基于详细的地质构造资料,以非饱和土体渗流、比奥固结理论和土体的非线性流变理论为基础,考虑土体水力学及土力学参数随双场耦合的动态变化关系,借助ADINA建立流固耦合模型,全方位分析多布水电站的渗流场、应力场,以及弱透水层的承载力和液化性。研究表明:土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式防渗体能有效降低渗透速度、渗流量和抑制渗透坡降,各渗流参量满足控渗要求;大坝及防渗墙的水平位移、沉降和应力相对悬挂式防渗体有一定增大,需提高防渗墙的强度。弱透水层是防渗体系中最重要的部分,经分析弱透水层承载力满足要求,且不会发生液化。对比分析三种防渗体系,多布水电站现采取的土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体是最佳方案,可减小防渗墙深度近193m。该研究成果对类似工程具有重要的参考价值和借鉴意义。     

燕山水库坝基防渗墙优化设计

因现场资料不足或分析手段落后等原因,当前进行水库坝基防渗墙设计,往往存在过于保守的倾向。以河南省燕山水库为例,基于优化设计的思路,采用目前较为成熟的二维有限单元法,对不同防渗条件下的坝基渗流场分别进行了模拟,并将计算所得比降、流量与允许比降、允许流量做了对比,从定量的角度提出了既安全、又经济的防渗方案:防渗墙厚度取0.8m,深度取打入破碎带5m。     

深厚覆盖层上复合土工膜防渗堆石坝筑坝特性研究

在扼要分析防渗土工膜主要力学特性的基础上,结合一在建的深厚覆盖层上复合土工膜防渗堆石坝,对其进行非线性结构分析,着重研究复合土工膜和防渗墙的受力变形特性,并对几种不同规格的复合土工膜进行选型分析,确定适合大坝选用的防渗复合土工膜。此外,对坝体和坝基材料参数变化对复合土工膜和防渗墙受力变形的影响进行了敏感性分析。研究表明,在现有可能不利条件下该坝复合土工膜和防渗墙的应力变形均在合理可控范围之内,大坝结构安全能够满足要求。     

土石围堰中混凝土防渗墙设计方案的数值优化

土石围堰中防渗墙的结构对坝基渗流量及坝体稳定性具有重要的影响,因此优化防渗墙的尺寸十分有必要。本文以珠江流域某水利枢纽工程施工中的土石围堰为例,采用有限元法,对防渗墙的厚度和嵌入弱风化层基岩的深度进行了优化研究,分别模拟了有防渗墙和无防渗墙两种情况下围堰的防渗效果,共设计了33种计算方案。将坝基单宽渗流量、防渗墙后作用水头、防渗墙底部和坝脚溢出点的水力比降分别与其允许值进行了对比分析,提出了防渗墙的优化尺寸。研究结果表明：防渗墙厚度的变化对防渗效果影响较小;增大防渗墙的入岩深度,可以有效控制本围堰工程的单宽渗流量和防渗墙后作用水头;防渗墙底部水力比降的变化与防渗墙入岩深度有关,当入岩深度在0~8 m时,水力比降随入岩深度的增大而减小并呈先快后慢的趋势,当入岩深度在8~12 m时,水力比降随入岩深度的增大而增大,超过10 m时水力比降骤增。考虑经济因素和施工的方便性,满足防渗设计要求的防渗墙最优设计参数为厚度0.8 m、嵌入弱风化层基岩深度2 m。     

深厚覆盖层上高土石坝极限抗震能力分析

针对强震区深厚覆盖层上高土石坝的特点,在三维真非线性有效应力地震反应分析基础上,提出了一套深厚覆盖层上高土石坝极限抗震能力的研究方法。从稳定、变形、防渗体安全等方面,对建在深厚覆盖层上的长河坝高心墙堆石坝的极限抗震能力进行了研究和分析。根据坝坡稳定性、地震残余变形、液化可能性、单元抗震安全性、防渗心墙及坝基防渗墙安全等多角度的评价结果,初步认为,长河坝的极限抗震能力为0.50～0.55g。     

河谷地形对深覆盖层中防渗墙应力变形影响分析

为研究河谷地形对深厚覆盖层中防渗墙应力、变形的影响,以某沥青混凝土心墙堆石坝为工程背景,模拟了狭窄河谷和宽深河谷并分别建立有限元模型,坝体材料及覆盖层采用邓肯-张E-B模型,防渗墙与覆盖层、基岩之间的接触关系采用无厚度接触面模拟,进行三维非线性有限元计算,对比分析两种河谷情况下防渗墙的应力、变形情况。计算结果表明：狭窄河谷中,防渗墙沉降和水平向位移及防渗墙与覆盖层的不均匀变形均比宽深河谷小,其中不均匀变形最大减小了24.8%;宽深河谷中,防渗墙受河谷地形约束作用较弱,竖直向压应力较狭窄河谷更大,最大增加了40.3%;防渗墙的竖直向压应力最大值位置受中性点位置和河谷地形的共同影响,其中竖直向压应力最大值约30%来自墙顶坝体土压力,70%来自与覆盖层之间的负摩擦力。其研究结果可为不同地形条件下坝基防渗墙的设计提供参考。     

哈尔滨市磨盘山水利枢纽区三维渗流数值模拟模型研究

哈尔滨市磨盘山水库防渗型式拟采用垂直砼防渗墙及帷幕灌浆方案。为了分析左岸不同长度防渗对水库渗漏量及坝基渗透稳定性的影响。对磨盘山水利枢纽区渗流场进行了三维数值模拟研究。结果表明，随着左岸防渗长度的增大。渗漏量及下游渗流出口渗透比降基本呈线性趋势减小。当左岸防渗长度为200m时。渗漏量及各渗透比降均小于允许值，为推荐的渗控方案。     

尼泊尔波迪科西水利枢纽三维渗流分析

针对尼泊尔波迪科西水电工程首部枢纽布置和软土坝基的岩性条件和渗透特征 ,通过对混凝土防渗墙深度、灌浆帷幕长度、混凝土渗透性、地基渗透性的敏感性分析 ,确定出防渗墙和防渗帷幕的优化方案 ,并对三种库水位工况下的三维渗流场进行了详细的计算分析 ,为工程优化设计提供依据.     

向家坝电站塑性混凝土防渗墙施工技术

在复杂覆盖层地质条件下，建造最深达81．80m的特大规模的混凝土防渗墙，存在造孔、泥浆、混凝土和墙体连接等诸多方面的施工技术难题。通过采取相应措施，完成该项目并创造防渗墙施工月造孔15661m^2、成墙面积23820m^2两项国内施工记录。