论文部分内容阅读
随着我国水利水电工程项目的不断兴建,水工建筑物的安全问题日益突出,而围堰作为工程建设全局的重要组成部分,其安全问题关系着工程进度和工程质量,关系着施工人员以及下游人群的生命和财产安全。在土石围堰中,渗流对其安全影响尤为严重,本文以金沙江中游某大坝上游土石围堰工程为依托,采用理论分析和数值模拟等方法对该土石围堰的渗流特性及稳定性等进行了较为系统深入的研究,主要研究工作和成果如下:(1)模拟了土石围堰的施工过程,对其进行应力沉降分析得出堰体基础沉降量、总沉降量以及沉降变化规律,并对出现裂缝的可能性进行了预测评价。(2)模拟了不同库水位工况下土石围堰的稳定渗流场,对其进行了渗流、敏感性及稳定性的分析,得到了稳定渗流各工况下堰体渗透特性的变化规律及堰坡最小安全系数的变化规律。结果表明:不同库水位工况堰体的渗透特性变化明显,堰体区域内渗透要素对防渗墙的深度和渗透系数比较敏感;稳定渗流期下游堰坡的稳定性小于上游堰坡,且上游水位越高安全系数越小。(3)模拟了水位变化工况下土石围堰的非稳定渗流场,通过对其渗流特性和稳定性进行分析,获得了各工况的非稳定渗流特性及堰坡最小安全系数的变化规律。结果表明:水位变化速度对渗流场和稳定性的影响十分明显。当变化速度小于0.5m/d时,堰体内部水位同库水位同步变化;当变化速度大于3.0m/d时,堰体内部水位滞后于库水位变化;水位变化越快,堰坡的稳定性就越低。(4)在稳定渗流的基础上对设计洪水位条件流-固耦合作用下的土石围堰进行数值模拟,得到了堰坡最小安全系数及流-固耦合过程中堰体受力的变化规律。结果表明:考虑流-固耦合作用时,堰体的应力增大、竖向位移减小、水平位移增大,堰坡稳定性降低;渗透系数小的区域,渗流场与应力场的耦合程度微弱;流-固耦合作用时力学扰动具有瞬时性。