止水失效后面板壩集中滲流特性及庫區(qū)三維滲流研究.pdf

1、20世紀(jì)90年代以后混凝土面板堆石壩在我國就有了迅速的發(fā)展,隨著技術(shù)水平的發(fā)展及人類對(duì)面板堆石壩的深入探索與研究,面板壩壩址區(qū)滲流特性、滲透穩(wěn)定性問題及接縫止水失效后產(chǎn)生的集中滲流問題越來越突出。但是現(xiàn)階段關(guān)于面板壩止水失效時(shí)發(fā)生集中滲流的建模計(jì)算、定量計(jì)算及試驗(yàn)研究比較少;面板壩發(fā)生集中滲流時(shí)會(huì)使墊層及過渡層發(fā)生滲透破壞,造成大壩存在潰壩隱患;且目前對(duì)裂縫區(qū)下側(cè)墊層料一般只是從宏觀上得出其主要滲流要素的變化,很少從細(xì)觀角度進(jìn)行研究。鑒

2、于此,本文結(jié)合玉樹某水電站面板堆石壩工程,主要開展的研究內(nèi)容及得出的相應(yīng)成果如下:
　　(1)面板壩止水失效后墊層料滲透特性細(xì)觀研究。根據(jù)某面板壩墊層料的顆粒級(jí)配曲線采用PFC-2D軟件生成細(xì)觀模型,得出了不同壓力差作用下墊層顆粒流失量、孔隙率、流速及滲透系數(shù)等參數(shù)隨時(shí)間的變化過程,并根據(jù)所記錄的曲線形態(tài)分析了面板壩止水失效后墊層區(qū)的滲流特性及滲透穩(wěn)定性。
　　(2)面板壩止水失效后的集中滲流研究。在三維滲流有限元分析軟件S

3、EEP-3D中采用具有較大滲透系數(shù)的實(shí)體單元模擬面板止水的失效過程。研究不同水頭邊界條件下垂直縫在不同失效長度、失效部位、失效寬度的集中滲流規(guī)律及對(duì)壩體滲透特性的影響;研究周邊縫失效寬度變化對(duì)面板壩的集中滲流規(guī)律及對(duì)壩體滲透特性的影響;研究墊層區(qū)及特殊墊層區(qū)滲透系數(shù)變化對(duì)面板壩的集中滲流規(guī)律及對(duì)壩體滲透特性的影響。并得出一定縫長及縫寬的失效縫對(duì)裂縫區(qū)附近滲流場(chǎng)的影響半徑均在5m左右,失效縫位置及縫寬對(duì)滲流場(chǎng)影響較小,而縫長、墊層及特殊墊

4、層料的滲透系數(shù)對(duì)滲流場(chǎng)影響較顯著,最后給出墊層及特殊墊層的合理滲透系數(shù)值。
　　(3)面板壩止水失效后大壩安全性態(tài)及壩區(qū)三維滲流研究。在前兩部分對(duì)面板止水失效后集中滲流研究的基礎(chǔ)上,采用SEEP-3D建立考慮庫區(qū)斷層等地質(zhì)構(gòu)造、帷幕及各主要水工建筑物在內(nèi)的整體三維有限元模型,從滲流量角度深入研究了該工程不同的止水失效形式對(duì)大壩安全的影響,并得出可以接受發(fā)生一定范圍縫寬及縫長的單縫失效工況及在特殊墊層料質(zhì)量良好時(shí)的周邊縫失效工況,警