哈拉沁水库大坝防渗墙应力与变形分析.pdf

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第2 9卷第 4期 20 0 7年 4月

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Vo . 9. . 1 2 No 4

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Apr 2 0 ., 0 7

【水利水电工程】

哈拉沁水库大坝防渗墙应力与变形分析 张金有李桂庆， (. 1呼和浩特市哈拉沁水库工程建设管理处，内蒙古呼和浩特 0 0 2 2内蒙古农业大学， 10 0; .内蒙古呼和浩特 0 0 1 ) 10 8

摘

要：应用有限元方法对哈拉沁水库大坝设计水位下防渗墙的应力与变形进行了分析，出：指防渗墙混凝土标号取

C0 3能满足抗压强度要求，对初步设计的混凝土标号 C5应 1进行修改；防渗墙的最大、主应力主要集中于防渗墙底最小 部，这与其嵌固于基岩有关，施工时应控制好防渗墙底部的施工质量。 关键词：防渗墙；变形模量；应力；哈拉沁水库 文献标识码： A文章编号：0 0 17 (0 7 0— 0 4 0 10— 39 20 )4 0 6 -2中图分类号：T 23 3 V 2 .

哈拉沁水库位于内蒙古自治区呼和浩特市，容量063总 .7 亿m, 工程等别为二等。初步设计时其防渗墙混凝土标号为 C5 1。考虑到哈拉沁水库是呼和浩特市城市防洪的重要工程， 对防渗墙应力与变形进行了分析。

岩顶部为边界，为防渗墙底端嵌在基岩中。经剖分，认网络单 元总数为 8 2个， 1节点总数为 8 4个。 3

2计算参数 按线弹性模型进行有限元数值计算。计算参数如下： I坝体砂砾石，泊松比取 0 2变形模量分别取 10MP和 5 a ., 0 a OMP,容重取 2 N m;1 2k/ I砂壤土心墙，泊松比取 0 2变形模量分别 .,取 4 0MP 0 a和 4 a容重取 2 N m;l 6MP, 2k/ n砂砾石坝基，泊松比取 o 2变形模量分别取 4 o MP ., 0 a和 4 a容重取 2 6 MP, 2

1计算方法 应用有限元方法对防渗墙在设计洪水位 ( 5, 1I) 140 9 n下的应力与变形进行分析。防渗墙宽 0 8I,顶宽 6 5 I。斜 .坝 n . n心墙土坝横剖面见图 1。

k/ 1混凝土防渗墙，松比取 0 17变形模量取 2 0 Nm; V泊 .6, 200 万 M a C 5混凝土 )容重取 2 N m;石棱体， P( 1, 4k/ V堆其距防渗墙

较远，变形模量和泊松比取值对防渗墙影响不大，为方便计算，其取值与坝体砂砾石相同。 另外，在防渗墙体与周围土体之间设 G oma oa n界面单元， 单元参数参照工程经验选取：聚力为 0摩擦角为 3。摩擦黏， O, 比为 0 7, .4粗糙系数为 05,面劲度系数取 2 0MP/ .6界 0 a m。

采用二维平面应变分析方法面应 采用二维平

][ 1￣, t Oi i l

i( l￣ i i -

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)

变分

。

对上下游地基各向外取上下

基各向 3计算结果外取 。” ’ 应力与变形计算结果见表 1表 2、。

4 0m作为计算边界，网络底部边界高程为 137 O 即取基 8 .0m,

表 1不同方案下防渗墙应力与变形计算结果

表 l与表 2中、, c分别为防渗墙水平、 r竖直方向应力， 、

c分别为防渗墙底最大、小主应力， r 3最应力均以压为正，水

收稿日期：06 0—2 2 0— 8 1

平方向位移以向下游为正，界面劲度系数均为 20MP/表 2 0 a m。

作者简介：张金有 (9 7 )男( 15一，回族 )山东宁津人，,高级工程师，主要从事水利工程建设与管理工作。

是对表 1中不利情况 b的补充计算。

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第 4期

张金有等：哈拉沁水库大坝防渗墙应力与变形分析

。 5 6

会使防渗墙应力减小，但同时也会降低混凝土的强度，那么依靠

4应力与变形分析 由表 1可知：方案 b、: b计算所得的防渗墙应力较大，最大 主应力均超过 2 a若实际材料参数与这两种计算情况参数 0MP,取值相同， C 5混凝土将不能满足抗压强度要求。则 1

降低变形模量来满足抗压要求是不现实的。提高混凝土标号， 1J 1J

1j

即提高其强度，则变形模量也随之提高，防渗墙变形模量从 1万

Ma P变化到 6 M a,大主应力均不超过 3 P,万 P时其最 0M a可见 防渗墙混凝土标号取 C 0能满足抗压强度要求， 3应对初步设计进行修改。根据参数取值组合下的应力和水平位移分布情况可

由表 1表 2、可知：其他参数与方案 b参数相同的情况在： 下，当坝基砂砾石变形模量≥10MP时， 5 a防渗墙最大主应力小于 2 P, 0 M a此种情况下 C 5混凝土能满足抗压强

度要求。混凝 1土防渗墙本身变形模量为 2 2 .0万 MP a时，防渗墙最大主应力为2 .9 a而混凝土防渗墙本身变形模量为 0 2 87 2MP; . 2万 MP a时，防渗墙最大主应力降至 1. 4 P。可见，形模量降低 9 1 1M a变

知，防渗墙的最大、最小主应力主要集中于防渗墙底部，这与其 嵌固于基岩有关，工时应控制好防渗墙底部的施工质量。施

【责任编辑张华岩】

(上接第 6 3页)

3 5.

秦四清，倬元，士天，非线性工程地质学导引张王等.

3结

语

[ . M]成都：西南交通大学出版社，9 3 19 .秦四清.初论岩体失稳过程中耗散结构的形成机制[] J. 岩石力学与工程学报，0 0 1 ( ) 20,9 3 .

() 1分析了软弱带介质与上部岩体的联系，出了弹簧一提 滑块模型。软弱介质内部通过弹簧&互相连接，而软弱介质通过弹簧 K.与上部岩体联系。 () 2考虑了软弱带介质在不同环境因素条件下的应变硬化和应变软化属性，用突变论建立了斜坡沿单软弱结构面滑动的 尖点突变模型。

郭程谦 .有软弱夹层岩体边坡稳定分析安全系数的确定[]水利水电技术， 9 ( ) J. 1 53 . 9 秦四清 .坡失稳过程的非线性演化机制与物理预报斜[]岩土工程学报， 0,7 1 ) J. 2 52 (1 . 0 Q nSqn, i i i y i i g J oJ J i a u mm,WagS i .A N ni a a n in j g ol erC - n tsr p e Mo e fI sa i t f ln—si l p n a a t h d lo n tb ly o a a— l S o e a d Ch o i P r p

( )过研究发现， 3通斜坡失稳主要取决于软弱面上应变硬化(复杂弹脆性 )介质及上部岩体与应变软化介质在应变软化曲线拐点处的刚度比 k材料的均匀性指标 m及几何一力学参、

o cD nm c ca i so sE o t nr rcs[] t ya ia Mehns I vl i a Poes J . i l m f t uo y I train o r a oisa d Sr cue, 0 1,8 nen t a J un o S l n t trs 2 0 3 . ol lf d u Je e,J C, C o e . u d me tl ok me h is

agr o k,ta F n a naso rc c a c 1 f n

数，其失稳演化过程与地质环境因素变化密切相关。

参考文献： [] Se po 1 km t AW.R s ul t n t o as nl dl e,o- n ei a s eg f l n sds f d r h c y i a i l dds a n el oao[] e eh i e 9 5 e t t adt a r r J .G o—t n u,18, ra h b ty c q

( i dt n[ . odn C am nadH l,9 9 h d i t r e io ) M] Ln o: h p a a 17 . n l

【责任编辑张华岩】