【摘 要】
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我国西部山区河道深厚覆盖层易导致坝基的不均匀沉降、渗流破坏等问题。此类深厚覆盖层上坝型多为受坝基影响较小的土石坝,若需建重力坝时则常将其覆盖层挖除,将坝基坐落在基岩上。但由于实际工程的限制,如土石坝的建筑空间不满足要求,重力坝基坑开挖难度大且施工时长受限,此时就必须面临深厚覆盖层上修建如拱坝、闸坝这一类混凝土坝的实际工程问题。因此,本文以金盆拱坝为例,结合COMSOL数值建模计算和原型观测实验,验证了“三道地下连续防渗墙联合高压旋喷灌浆”这一拱坝坝基处理措施的可行性和COMSOL数值模拟流固耦合的可行性。
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我国西部山区河道深厚覆盖层易导致坝基的不均匀沉降、渗流破坏等问题。此类深厚覆盖层上坝型多为受坝基影响较小的土石坝,若需建重力坝时则常将其覆盖层挖除,将坝基坐落在基岩上。但由于实际工程的限制,如土石坝的建筑空间不满足要求,重力坝基坑开挖难度大且施工时长受限,此时就必须面临深厚覆盖层上修建如拱坝、闸坝这一类混凝土坝的实际工程问题。因此,本文以金盆拱坝为例,结合COMSOL数值建模计算和原型观测实验,验证了“三道地下连续防渗墙联合高压旋喷灌浆”这一拱坝坝基处理措施的可行性和COMSOL数值模拟流固耦合的可行性。以丹巴水电站为例,研究了不同固结灌浆深度下闸坝坝基-坝体的渗流、应力和位移变化情况。论文研究成果可为深厚覆盖层上修建混凝土坝的坝基设计提供理论支持,主要结论如下:
(1)若河床深厚覆盖层与金盆水电站坝基覆盖层相似,可以在不挖除覆盖层的情况下修建与金盆大坝相似的双曲拱坝,坝高不宜超过35m。此时坝基可采用地下连续防渗墙结合高压旋喷灌浆这一措施进行处理。根据拱坝的流固耦合结果及监测数据表明,坝基渗流较小,沉降稳定,拱坝工作正常。
(2)金盆拱坝流固耦合中位移数据与原型观测数据能够互相验证,说明了COMSOL耦合模拟是可行的。
(3)若河床深厚覆盖层与丹巴水电站闸坝坝基覆盖层相似,其控制层为上部弱透水层和砾石层。上部弱透水层变形量较大,主要影响着坝基内部整体应力和水平位移的分布情况。而砾石层对坝基沉降起主导作用,此层位移占总位移的70%~73%。
(4)若需通过固结灌浆对丹巴水电站闸坝坝基进行处理,当灌浆深度超过上部弱透水层时,坝基刚度随灌浆深度增大而增大;坝基沉降,坝底渗流随灌浆深度增大而减小;坝基水平位移随灌浆深度的增大而减小。
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