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《耿灣淤泥堆場粘土斜墻壩穩(wěn)定滲流場有限元分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、第3O卷第12期水電能源科學VoL3ONO．122012年12月WaterResourcesandPowerDec．2012文章編號：1000—7709(2012)12—0078—03耿灣淤泥堆場粘土斜墻壩穩(wěn)定滲流場有限元分析江沆，王麗艷(無錫市水利設計研究院有限公司，江蘇無錫214023)摘要：耿灣粘土斜墻壩防滲體系的效果直接影響壩體安全穩(wěn)定，根據耿灣堆場粘土斜墻壩設計剖面，構建了滲流分析數值模型，采用固定網格有限元非飽和滲流分析方法，計算了壩體穩(wěn)定滲流場，分析了其防滲體結構、筑壩材料滲透系數對壩體滲流場的影響，并建議采取反濾防護工程措施保護下游可能出現的出逸面壩坡。計算結果表明
2、，壩體防滲體系有效可行。關鍵詞：淤泥堆場；有限元法；粘土斜墻壩；穩(wěn)定滲流中圖分類號：TV139．14文獻標志碼：B根據飽和一非飽和土的滲流基本微分方程，1工程概況應用Galerkin加權余量法及格林第一公式，對時為改善太湖水域月亮灣生態(tài)環(huán)境，擬對太湖19采用隱式有限差分格式，導出非穩(wěn)定飽和一非水域月亮灣進行生態(tài)清淤，為堆放淤泥，擬在馬山飽和滲流有限元法的基本方程_1叫]：西半山耿灣村兩個廢采石穴建造耿灣淤泥堆場，(A+)一P+((1)需建淤泥圍堰。該淤泥堆場由東西兩個堆場組其中成，其中西側淤泥堆場壩體長36．00m，壩頂高程N35．00m(黃海高程)，壩頂寬3．00m，庫容2．20
3、×A一[jI『騫客志^是等dn]c210m。；東側淤泥堆場圍堰長98．00m，壩頂設計高程為40．00m，壩頂寬5．00m，庫容16．O0×．B=[JJjNFC(h]df／j(3)10m。，最大壩高17．00m。圖1為耿灣堆泥場斜p=-NJI『3ONdn卜墻壩標準剖面。圍堰壩體為粘土斜墻壩，利用庫區(qū)采石廢料及表層覆土作為壩體主體材料，利用NⅢs]㈤粘土作為壩體防滲材料。為保證粘土斜墻的防滲效果及減少斜墻的厚度，在粘土斜墻上游側鋪設C===O0／Oh(5)防滲土工膜。粘土斜墻頂部厚度為1．00m，底部式中，A、B、P分別為總滲透矩陣、節(jié)點壓力水頭厚度寬度為3．00m。本文采用固定網格
4、有限元列陣、節(jié)點流量列陣；N為單元總數；N、N分別非飽和滲流方法分析壩體的防滲體系的效果，為為單元節(jié)點、的形函數；q為法向流量；t為時工程設計提供依據。間變量；At為時間增量；(h)、(。)+分別為時間t、t-FAt時的節(jié)點壓力水頭；為計算空間域；s2有限元計算方法為計算域邊界；k為相對透水率，在非飽和區(qū)O<圖1耿灣堆泥場斜墻壩標準剖面(單位：m)Fig．1StandardsectionofGengwanpileofmudfieldinclinedwalldam收稿日期：2012—04—12，修回日期：2012—05—23作者簡介：江沆(1981一)，男，工程師，研究方向為水工結構
5、和巖土滲流，E—mail：592734840@qq．com第3O卷第12期江沆等：耿灣淤泥堆場粘土斜墻壩穩(wěn)定滲流場有限元分析·79·kr<1，在飽和區(qū)忌一1；愚為飽和滲透系數張量；表1耿灣粘土斜墻壩各種材料的滲透系數Tab．1Permeabilitycoefficientofallmaterialsofc為容水度，在正壓力區(qū)C一0；0為介質含水率；hGengwanclayinclinedwalIdam為總水頭；口為飽和一非飽和選擇常數，非飽和區(qū)材料名稱／(滲透系數-I)材料名稱／，(cm透·系S蝥、CI1~S一0，飽和區(qū)一1；S為彈性貯水率，飽和土體s粘土5×10基巖微透水層5×1
6、0為常數，非飽和土體S。一0，當忽略土體骨架及水礫石區(qū)4×1O基巖弱透水層1×1O土工膜1×10—7的壓縮性時對飽和區(qū)S===0；Q為源匯項；i、一3為垂直坐標。5結果分析3數值模型圖3為飽和一非飽和穩(wěn)定滲流下標準剖面的浸潤線位置、等水頭線及其數值。由圖可看出，壩根據滲流計算分析的一般原則和特點，并結體防滲體效果明顯，防滲土工膜承擔主要的水頭合耿灣堆場壩體的實際情況，選取斜墻堆石壩的損失，浸潤線入粘土斜墻高程約在32．90m，由于典型剖面建立三維精細有限元模型。設上游指向堆石區(qū)滲透系數比粘土斜墻的滲透系數小得多，下游為z軸，垂直壩軸線方向；壩軸線方向為Y軸，導致粘土斜墻內浸潤線急劇
7、下降，浸潤線出粘土右岸指向左岸為正；z軸為垂直方向，向上為正。斜墻高程約在29．5OIll，粘土斜墻內最大滲透坡計算模型的截取范圍：向分別以壩踵和壩降約為3．O0，位置出現于斜墻底部與堆石料接觸趾為基準，向上游和下游各截取2O～30m；z向處，為防止此處發(fā)生接觸滲透破壞的可能，斜墻與底部截至巖體相對不透水層，高程12m；Y向取堆石料間設置復合土工布是合理的。壩體堆石區(qū)壩段長1m。內水頭損失較小，浸潤線變化很小，滲透坡降約為計算模型保留壩體和壩基結構，準確模擬壩0．09
