排水板改善坝前淤泥层固结效果的数值模拟

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1、第37卷第9期人民黄河Vo1．37．No．92015年9月YELLOWRIVERSep．，2015【工程建设管理】排水板改善坝前淤泥层固结效果的数值模拟石北泰，王红雨，刘怡(宁夏大学土木-9水利工程学院，宁夏银川752100)摘要：以雅石沟水库除险加固为例，通过PLAXIS有限元软件模拟计算了单一堆载预压和堆载预压加竖向排水固结两种情况下坝前淤积体的固结速率，讨论了增设竖向排水板对坝基淤积土固结效果的贡献，并通过改变模型中土的渗透系数，探究了不同渗透系数下竖向排水对固结效果的影响。结果表明：①坝前淤泥面加坝过程中

2、，淤积体内最大超静孔隙水压力出现在某一层加坝施工结束时，此时土体有效应力最小，稳定性最差；②布置竖向排水体对促进淤土坝基固结的效果较为显著，理想状况下可缩短约70％的工期；③土体渗透系数越小，布设塑料排水板对加快土体固结速率的贡献越大。关键词：淤泥面加坝；数值模拟；排水固结；堆载预压；竖向排水板中图分类号：TV641．2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2015．09．030后，已陆续有几十座水库在坝前淤泥面上加高土坝。1淤泥面加坝技术现状及存在的问题处理坝前淤泥层常用的方法

3、是堆载预压或堆载预压加当病险水库防洪标准不足时，常用的工程补救措砂井排水固结法。具体采用哪种方法，一般视主河床淤泥层的厚度而定J。堆载预压法结合竖向排水系施有加坝(加高坝体)、改扩建或增建泄水建筑物统处理软土地基的方法在工程中应用已经较为成熟，等¨，而应用坝前淤泥面加坝技术已成为处理宁夏南部黄土丘陵区病险水库的一种普遍方法J。坝前淤朱向荣等通过实测数据分析了堆载预压法加固软土地基的效果，认为在处理深厚软土地基时，若单独采泥面加坝技术即以坝前淤积体为基础，在上游贴坡式用堆载预压法或砂井排水法，则一般难以取得令人满加

4、高坝体。该方法的优点是土方填筑量少，同时淤积意的效果，宜采用堆载预压法与竖向砂井排水法相结体可以作为新的坝基上游防渗铺盖加以利用。但是，合的方法处理深厚软土地基。因为坝前淤积体性质特殊，所以坝前淤泥面加坝技术随着近年来材料科学的发展，土工材料的性能和在实施中也存在一些需要注意的问题。侯震垄等价格日趋合理，越来越多的工程开始尝试使用新型土研究认为，由于坝前淤积体渗透系数较小，施工过程中工材料。其中，塑料排水板已在实际工程中得到了广其固结速率远小于其上荷载增加的速率，因此淤土的泛应用，其施工技术也日趋成熟，特别是在处

5、理软土地总固结度会逐渐降低，对同一加高断面而言，施工期的基方面，具有施工简便、透水性好、经济效益明显等特长短对竣工时坝体的稳定性影响很大；马志坚计算点。姜弘等结合实际工程，对塑料排水板在堆载预分析了宁夏南部大滩口水库堆载预压法处理坝前淤泥压法处理软土地基时的各项性能进行了研究，结果表层后也指出，施工期间若加坝速度过快，则软土地基内明塑料排水板可以使软土地基竖向渗透系数增大6—的水无法及时排出，会升高地基孔隙水压力，降低有效40倍。笔者以宁夏南部的雅石沟水库为例，对比分析应力，进而导致坝体开裂、滑坡或者地基失稳等事

6、故，了以坝前淤积体为基础加坝时增设竖向排水系统对淤因此应严格控制加荷速率和加坝速度，进行分期施工。土地基固结速率的影响，以期为类似工程提供参考。坝前淤积体固结过程缓慢，且固结过程中土体有效应力易受荷载加载速率的影响。这就对在其上进行的加坝工程施工提出了较高的技术要求。《碾压土石收稿日期：2015—01—29基金项目：国家自然科学基金资助项目(41462010)；高等坝设计规范》(SL274—2001)中规定在水库的淤积学校博士点学科专项基金资助项目(201364011100033)；宁夏大学研究生创新项目(GIP

7、2015050)。物上加坝应根据淤积物固结情况进行变形和稳定分作者简介：石北泰(1989一)，男，陕西商洛人，硕士研究生，析，采取排水固结措施，控制加高速率。研究方向为水工结构。20世纪60年代末到7O年代初，宁夏西吉县的马通信作者：王红雨(1961一)，男，宁夏银川人，教授，博士，研究方向为水利工程及岩土工程。莲川水库在大坝迎水面淤泥层上加高土坝获得成功E—mail：why．nxts@163．eom．109·人民黄河2015年第9期2雅石沟水库概况及加坝施工方法简介3对雅石沟水库淤泥面加坝工程的模拟笔者参考以上

8、施工工序，在其基础上分别增设竖雅石沟水库建成于1979年，坝体为碾压式均质向布置的袋装砂井和塑料排水板，用PLAXIS通用岩土坝，属黄土丘陵山区较为典型的小型水库，总库容为土有限元计算软件模拟了增设竖向排水系统前后淤土632．4万in。该坝建成时坝顶高程为1627．5m，坝高地基的固结速率。为40m。由于运行期间水库淤积严重，因此于19963．1建立有限元模型年加高3．1