林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析.pdf

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1、第43卷第19期人民长江Vo1．43．No．192012年10月YangtzeRiver0ct．．2012文章编号：1001—4179(2012)19—0072—03林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析李少明，秦忠国(1．杭州市水利规划设计研究院，浙江杭州310016；2．河海大学工程力学研究所江苏南京210098)摘要：林溪水库主坝防渗加固设计采用低弹模混凝土防渗墙，因此有必要对防渗墙的工作性状进行研究。用有限元法对防渗墙结构的应力变形进行分析。计算结果表明，防渗墙水平位移远大于竖向位移，墙体以受压为主，且压应力小

2、于混凝土强度；受拉区仅存在于墙体下游面局部位置，不影响防渗墙结构安全，但应适当考虑局部拉应力超标对渗流安全的影响。分析表明，防渗墙设计指标的选取是合适的，可为类似工程的设计提供参考。关键词：防渗墙；有限元；土石坝；林溪水库中图法分类号：TV223．4十2文献标志码：A混凝土防渗墙具有成墙整体性好、厚度均匀连续、计洪水位(P=1％)82．77m，校核洪水位(P=质量可靠、防渗效果好、观测方便、耐久性好的特点，是0．05％)84．96m，水库总库容2128万m。枢纽工程一种比较稳妥可靠的防渗加固处理措施。在国外土石包括主坝

3、、副坝、溢洪道、水电站、输水放空洞、引水渠坝的防渗工程中应用较早，目前国内应用也较广泛。道等。其中主坝、副坝均为黏土心墙坝。工程始建于根据墙体混凝土的弹性模量，可分为刚性混凝土防渗1958年底，2008年安全鉴定为“3类坝”。墙和塑性混凝土防渗墙，近些年应用较多的是弹性模主坝为黏土心墙土石坝，外部为砂砾坝壳，最大坝量处于以上两者之间的低弹模混凝土防渗墙。相对于高41．50m，坝顶高程85．53～85．88m，坝顶宽3．0m，刚性混凝土防渗墙而言，低弹模混凝土防渗墙刚度与长243m，坝底宽216．50m。上游坝坡自上而下

4、坡比周围土体较为接近，变形协调性较好，承受的应力较分别为1：2．50，1：3．24，1：3．25，在73．63m设有宽2．5小；相对于塑性混凝土防渗墙而言，低弹模混凝土防渗m的马道；下游坝坡自上而下坡比分别为1：2．14，墙又具有强度较高，结构的整体性较好的优点。但是，1：2．30，1：2．51，在高程73．99，59．14，47．46m分别设目前对低弹模昆凝土防渗墙的工作性状、受力特性等有宽1．5，4．0，6．2m的马道，在53．35m高程处设有方面的研究不多，因而有必要对其进行研究，为设计采堆石排水棱体。坝基从上到

5、下依次为含泥砂卵石层、用低弹模混凝土防渗墙处理大坝防渗问题提供技术支弱风化次钾长霏细斑岩。持本文根据工程加固设计和运用工况，用有限元分大坝已运行50多年，主坝防渗体系存在的缺陷析林溪水库主坝典型断面的防渗墙应力变形情况，判有：黏土心墙填筑质量差、渗透系数偏大、反滤层不合别防渗墙设计指标的合理性，为今后的相关工程提供格、齿槽与坝基接触面渗透稳定性存在隐患等。经综参考合比较，设计采取了低弹模混凝土防渗墙对主坝进行防渗加固，弹性模量E不大于7200MPa，抗压强度1工程概况为cl0，抗拉强度不小于0．85MPa，渗透允许比降

6、不林溪水库位于浙江省瑞安市林溪镇，是一座以防小于80，渗透系数不大于1x10‘。cm／s。防渗墙打穿洪灌溉为主，兼顾发电的中型水库。除险加固二期工坝体，嵌入坝基弱风化岩体内1．0m(局部加深)，主坝程实施后水库死水位59．28m，正常水位78．28m，设防渗墙最大墙深为43．20m，墙体厚度为0．80m。收稿日期：2012—07—29作者简介：李少明，男，高级工程师，硕士研究生，主要从事水利水电工程规划设计。E～mail：l20763034@qq．Con第19期李少明，等：林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析73①②

7、③④⑤⑥⑦博堪∞洪水位时主坝横断面方向和y4方6向4位9移增8量7的0大小2计算模型及分布。表2为库水位从死水位3变3化7到二3期3校8核洪水如∞加如如∞大坝应力和变形计算采用的有限元程序为水工结位时主坝横断面方向、l，方向位移增量的大小和分构分析系统软件AutobankV5．6，计算模型采用邓肯E布的统计数据。从表2可以看出，方向位移最大值为—v模型。基岩和防渗墙采用线弹性模型，防渗墙与0．251in，最小值为0m，最大位移发生在坝轴线防渗土之间设置接触面单元。墙位置的中上部高程，最小位移发生在坝轴线防渗墙有限元单元

8、网格如图1所示，坝顶高程85．60m，位置的底部；】，方向位移最大值为0．060m，最小值为上游最低水位59．28m，最高水位84．96m，防渗墙嵌一0．0695m，最大位移发生在下游坝坡的上部，最小入基岩1．0In。厚度为0．8In的防渗墙分为3排单位移发生在下游坝坡的上部。方向位移的分布规律元。是，坝轴线位置的中上部最大，往坝