深厚覆盖层地基闸坝工程混凝土防渗墙静动力特性研究

• 作 者: 樊艳欣
• 机 构: 西安理工大学
• 出 处: 西安理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 水工建筑 混凝土防渗墙 结构应力 有限元分析

混凝土防渗墙作为深厚覆盖层地基闸坝工程中应用最为广泛的一种地基防渗结构，对闸坝工程的地基渗流控制起着至关重要的作用。目前，对于闸坝工程中混凝土防渗墙的静动力特性研究相对较少，而关于渗流场与应力场耦合情况下混凝土防渗墙静动力特性的研究更为缺乏。因此，考虑渗流场与应力场的耦合作用，深入开展深厚覆盖层地基闸坝工程混凝土防渗墙的静动力特性研究，具有重要的理论意义和工程实践意义。　　本文主要针对深厚覆盖层地基闸坝工程，进行了混凝土防渗墙的静动力特性研究。首先，对于相关领域的研究进展及其存在的问题和不足进行了全面的分析与总结；其次，对覆盖层土体的静动力本构模型以及混凝土与覆盖层土体之间的接触面模型进行了对比分析，从而选择了较为适宜的本构模型和接触面模型；再次，分析论述了渗流场与应力场的耦合分析原理并阐述了渗流场与应力场耦合分析在大型通用商业软件ABAQUS中的实现方法；最后，结合某实际工程，建立了闸坝的三维有限元模型，通过对比分析研究了渗流场与应力场的耦合作用对于混凝土防渗墙应力变形的影响规律以及混凝土防渗墙在遭遇地震时的动力特性。结果表明，若不考虑渗流场与应力场的耦合作用，在闸坝蓄水后，混凝土防渗墙的水平位移会由沿上游方向变为沿下游方向，并且随着水位的升高呈现出先减小后增大的趋势；竖直位移会随着蓄水和水位的升高而增大：小主应力(压应力)随着水位升高而呈现出增大的趋势；防渗培局部出现拉应力，并且水位越高，拉应力越大。若考虑渗流场与应力场的耦合作用，混凝土防渗墙的水平位移、竖直位移以及大、小主应力均有所增大，由此说明，忽略渗流-应力耦合会导致混凝土防渗墙的应力变形结果偏小；闸坝遭遇地震时，防渗墙均产生较大的应力变形，并且，顺河向地震工况的应力变形较垂直河向地震工况的应力变形要大一些。