纵向增强体心墙在白松水库土石坝设计中的应用

选取典型工程白松水库为研究对象,采用结构力学及材料力学计算方法,从渗流稳定性要求、变形要求、结构强度要求等方面对白松水库土石坝的纵向增强体心墙结构设计进行了复核。计算结果表明增强体在各工况下的力学表现符合一般规律,满足结构安全要求,结果可为白松水库土石坝的纵向增强体心墙结构设计提供依据,亦可为类似工程的设计提供参考。

纵向增强体土石坝内置心墙受力安全性分析

纵向增强体土石坝是基于“刚柔相济”建坝思路提出的一种新坝型,在土石坝中设置刚性防渗心墙与原土石坝体一起形成坝体结构。纵向增强体将坝体分为上游临水一侧和下游背水一侧,增强体同时受到上、下游两侧的水土压力作用,起到双向挡土墙的作用。随着上游库水位的变化,作用在增强体上的水土荷载也产生动态变化,从而引起增强体位移方向和大小变化,导致增强体上下游两侧堆石区存在主动力区与被动力区的转换。本文提出了纵向增强体受力安全系数的概念,应用库伦土压力理论分析增强体在竣工期、正常蓄水期和水位骤降3种典型工况下的受力状态,分别给出了3种典型工况下纵向增强体受力安全系数的表达式。在此基础上,从纵向增强体双向挡土墙不同于常规挡土墙单向受力的特点出发,根据增强体受力安全系数研究其与坝坡稳定性之间的关系,提出了临界坝坡时的被动土压力计算方法。研究表明:作为双向挡土墙的增强体无论受力、变形还是自身稳定都与坝坡稳定性有关,纵向增强体蓄水期的被动土压力将随主动压力的增长而得到激发,受力程度也将得到更好地发挥,实现等强增效的力学特点;非临界坝坡设计中采用由本文临界坝坡时计算得到的被动土压力折减系数是偏于安全的,增强体土石坝断面可以进一步优化。