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發(fā)生集中滲流的建模計算、定量計算及試驗研究比較少;面板壩發(fā)生集中滲流時會使墊層及過渡層發(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)律及對壩體滲透特性的影響;研究周邊縫失效寬度變化對面板壩的集中滲流規(guī)律及對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)變化對面板壩的集中滲流規(guī)律及對壩體滲透特性的影響。并得出一定縫長及縫寬的失效縫對裂縫區(qū)附近滲流場的影響半徑均在5m左右,失效縫位置及縫寬對滲流場影響較小,而縫長、墊層及特殊墊

4、層料的滲透系數(shù)對滲流場影響較顯著,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)量良好時的周邊縫失效工況,警