高堆石坝面膜防渗体非散粒体垫层工程特性试验——高面膜堆石坝关键技术(五)

针对传统土工膜垫层材料不能满足深覆盖层上高堆石坝面膜防渗体稳定性及适应变形要求的问题,采用室内渗透系数、抗压、抗弯折、直剪及结构模型试验等方法对一种新型多孔垫层材料——聚合物透水混凝土的透水性能、基本力学特性、界面抗剪强度及适应坝体变形能力等工程特性进行了一系列试验研究,并与传统无砂混凝土垫层材料的工程特性进行了对比试验与分析。试验结果表明,聚合物透水混凝土在具有较高强度和透水性的同时,还具有较低的弹性模量和显著的韧性特征,相对无砂混凝土具有更强的适应坝体变形能力,更适合用作深覆盖层上高堆石坝面膜防渗体垫层。

高面膜堆石坝防渗结构受力变形数值分析方法——高面膜堆石坝关键技术(四)

针对目前堆石坝面膜防渗结构数值计算和结构分析中所存在的问题,对传统的有限元数值计算模型进行了改造和完善,利用一种新的连接单元来模拟土工膜与下部垫层间的界面剪切特性,在提高土工膜防渗结构有限元分析23精度的同时不额外增加整体有限元计算的规模,从而能够大大提高计算效率;对于土工膜防渗结构在坝面四周锚固处可能出现的夹具效应,通过添加在锚固处的三维弹簧单元,实现了对锚固处土工膜受力变形特性的有效模拟。计算结果表明,堆石坝坝面防渗土工膜在坝面绝大部分处所受的拉力较小,而在坝面底部锚固处拉应力较大,易发生拉裂破坏。

高面膜堆石坝面膜局部顶破、刺破概率分析方法——高面膜堆石坝关键技术(六)

针对堆石坝面膜与垫层颗粒间接触状态存在较大的随机性和无序性的问题,结合土工膜材料力学强度与抗顶破、刺破能力之间的关系,建立了一种简化条件下计算土工膜发生局部顶破、刺破概率的方法,并分析了垫层颗粒不同粒径、不同压力与土工膜局部顶破、刺破概率之间的关系,同时以某面膜防渗堆石坝为例,给出了在土工膜整体受力变形条件下堆石坝面膜防渗结构安全概率的分布情况。分析结果表明:压力越大、颗粒粒径越大,土工膜发生顶破、刺破的可能性越高,并且由于局部土工膜所受到的不平衡力的方向的不确定性,所以土工膜发生顶破、刺破的概率与颗粒粒径和压力具有明显的两段函数关系。

高面膜堆石坝关键设计概念与设计方法

针对高面膜堆石坝的特点,分析高面膜堆石坝防渗面膜变形原理和几种主要防渗面膜材料的变形特点,阐述防渗面膜选择与设计、防渗面膜铺设设计以及周边锚固设计等方法。梳理和分析防渗面膜变形安全校核方法,提出较为系统的面膜变形安全校核方法;指出以往研究中关于颗粒垫层上防渗面膜液胀变形校核方法存在的问题,提出了比较符合工程实际且易于工程设计应用的液胀变形校核方法。