文档介绍：浅谈在土石坝渗流控制中防渗墙质量缺陷的影响
摘要: 本文中举出吴家园水库大坝作为实际例子, 通过渗流有限元的分析方法, 来对混凝土防渗墙的质量缺陷以及其对大坝渗流控制的影响进行分析。从分析的结果可以看出, 防渗墙正常那么防渗就能满足工程安全要求; 但如果防渗墙出现缺陷, 那么坝体各部位的渗透坡降都会受到极大影响。其中防渗墙出现裂缝的位置这一因素比裂缝的宽度对渗流控制造成的影响更大, 而防渗墙悬挂比墙体渗透系数增大对渗流控制造成的影响更大。
关键词: 防渗墙; 渗流; 土石坝
混凝土防渗墙防渗效果较为可靠, 目前在国内水利工程中应用比较广泛, 国内外学者对其各方面进行了大量研究,主要为防渗墙的施工设计与应用、防渗墙的渗透特性研究、低弹模混凝土防渗墙材料的研制等进行了大量研究。但是, 由于施工质量的原因, 混凝土防渗墙有可能出现裂缝、墙体渗透系数超过设计指标以及墙体悬挂等问题。关于这些不利情况对大坝渗流控制的影响的研究, 目前尚不多见。[1]
本文利用吴家园水库大坝的水文地质工程地质参数, 对采用混凝土防渗墙加固的大坝典型断面进行了渗流有限元计算, 模拟分析了当防渗墙的裂缝在不同位置、不同裂缝开度时, 或者当墙体渗透系数增大、墙体悬挂时, 大坝渗流状态的变化情况。
1 工程概况
吴家园水库位于浙江省苍南县藻溪镇, 是一座以防洪、供水为主, 兼顾灌溉、发电综合利用的中型水库。大坝为黏土心墙土石坝, 外部为砂砾坝壳, 上游设有黏土铺盖。坝顶高程为49. 60 m, 最大坝高 32. 49 m, 坝顶长 232. 6 m, 坝顶宽 6. 0 m。坝基从上到下依次为砾砂层( 最厚 34 m)、弱风化流纹斑岩。工程始建于 1958 年底, 大坝运行 40 多年, 大坝防渗体系存在的缺陷有: 基础处理不彻底, 齿槽与坝基接触面渗透稳定性存在隐患; 坝体填筑质量差, 心墙渗透系数偏大, 心墙后反滤层不合格, 坝体渗流量较大。2007 年安全鉴定为“三类坝”, 随后进行除险加固设计。除险加固后水库死水位23. 37 m, 正常蓄水位为 44. 50 m, 设计洪水位 46. 611 m, 校核洪水位为48. 24 m, 总库容为2 164 万立方米。大坝防渗加固采用了低弹模混凝土防渗墙, 弹性模量 E28≤5000 M P a, 渗透允许比降≥50, 渗透系数 K ≤1×10- 7cm/ s。防渗墙穿透心墙和坝基砂砾石层, 嵌入坝基弱风化岩体内 1. 0 m, 防渗墙最大墙深 67. 0 m, 墙体厚度 0. 80 m。[2]
2 有限元模型
2. 1 模型建立
大坝渗流计算采用的有限元程序是河海大学开发的水工结构分析系统软件 Autobank 。大坝坝顶高程 49. 60 m, 上游水位 46. 61 m, 下游水位 18. 60 m, 防渗墙嵌入基岩 1. 0 m。模型上游取至距坝轴线 237 m, 下游取至距坝轴线 130 m 坝基取至弱风化基岩面以下 30 m( 高程为- 50 m) 。有限元单元网格剖分采用三角单元, 铺盖、齿槽、防渗墙部位加密。厚度为0. 8 m的防渗墙分为4排单元。裂缝处加密。[3]
2. 2 完好防渗墙情况下的渗流状态
经计算, 完好防渗墙情况下, 等势线集中于防渗墙内, 防渗墙内的渗透