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平原水库土工膜防渗及围坝稳定性分析

王帅  
【摘要】:沿黄地区的平原水库由于土质的影响存在比较严重的渗漏问题,采用土工膜防渗已成为一种普遍的工程措施。虽然土工膜具有防渗性能好、适应变形能力高、耐腐蚀、抗冻性能好等优点,但是土工膜在铺设以及使用过程中容易出现土工膜缺陷,而土工膜缺陷尺寸非常小并且在工程中难以查找,对水库渗流分析以及稳定性分析造成诸多不便。国内对于土工膜渗漏对坝体的影响研究较晚,特别是对土工膜缺陷渗漏量的研究从20世纪80中期才开始,仍处于半经验半理论的状态。 本文在查阅大量国内外有关文献、总结和分析前人研究成果的基础上,通过研究土工膜缺陷各种影响因素对渗流分析、稳定性分析的影响,通过有限单元法对平原水库土工膜防渗进行渗流分析及稳定性分析,主要做了以下工作: 1、研究了饱和-非饱和渗流分析方法,详细介绍了国外土水特征曲线及渗透系数方程估算方法。 2、根据土工膜缺陷渗漏的各种影响因素,应用土工膜厚度等效变换理论对土工膜进行有限单元划分,解决了土工膜厚度小难以数值模拟的困难,建立了土工膜防渗的渗流有限元模型。通过数值模拟计算,探讨了土工膜防渗的围坝稳定渗流场,在考虑和不考虑非饱和区域对渗流分析结果上的区别。 3、对坝体坝基进行了渗流分析及稳定性分析,分别采用经验公式法和有限元法进行了计算,并与工程实际测量数据进行了对比,分析各种方法的优缺点及精确度,通过计算分析了土工膜在防渗中的优点。 4、研究了土工膜缺陷对渗漏量、浸润线等渗流要素及坝坡稳定性的影响。分别分析了土工膜缺陷位置、大小、密集程度及土工膜与下面土层接触情况对渗流要素及稳定性的影响,分析了坝体排水层对稳定性影响。


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