土石壩防滲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究.pdf

1、目前，關(guān)于建在深厚覆蓋層上的土石壩防滲系統(tǒng)（一般河床覆蓋層部分用防滲墻，兩岸用帷幕）如防滲墻的深度、厚度，防滲帷幕向兩岸延伸的長度，防滲帷幕的厚度的研究尚不完善，在理論上缺乏較精確的計算方法。工程中常采用經(jīng)驗公式來計算防滲墻的深度，但是防滲墻深度與其防滲效果的關(guān)系及對滲流量的影響等，目前還不能給予明確的解釋。
　　本文在總結(jié)規(guī)范和前人研究成果的基礎(chǔ)上提出了防滲系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的“深度→長度→厚度”依次設(shè)計的“平衡防滲法”，即依據(jù)對滲控

2、效果貢獻(xiàn)性的大小和重要性順序，將防滲系統(tǒng)的設(shè)計分為三大步，優(yōu)先確定防滲體的深度，再確定防滲體向兩岸延伸的長度，最后確定防滲體的厚度。其中，防滲體深度依據(jù)滲漏量和允許水力梯度的控制標(biāo)準(zhǔn)確定；左右岸的防滲體長度依據(jù)繞過兩岸防滲體的滲流速度等于繞過壩基河床下防滲體的滲流速度確定；防滲體的厚度依據(jù)穿過防滲體的滲流速度等于繞過壩基河床下防滲體的滲流速度確定。整個設(shè)計原則是在滿足滲透穩(wěn)定的前提下，保證工程區(qū)各部位的滲流得到平衡控制，既不能形成主滲流

3、通道，也不能在某個部位防滲過當(dāng)，達(dá)到全局最優(yōu)的方法。同時應(yīng)用平衡防滲法，對防滲帷幕插入弱透水層的深度以及組合壩型的銜接深度進(jìn)行探討，并給出它們的建議深度。以西藏某工程為例，應(yīng)用平衡防滲法分別對防滲體的深度、長度以及厚度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并與原設(shè)計工況進(jìn)行對比，驗證了該理論的合理性。
　　接著，結(jié)合某水電站首部樞紐攔河壩防滲結(jié)構(gòu)工程實(shí)例，應(yīng)用平衡防滲法對防滲墻的深度、防滲帷幕的長度、防滲墻與防滲帷幕的厚度、泄洪閘段與粘土心墻連接翼板的

4、深度、防滲墻頂部深入粘土心墻底部的高度等關(guān)鍵部位防滲體進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并通過有限元軟件SEEP-3D、G-Studio對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行計算分析，論證了該優(yōu)化結(jié)果的合理性，從而進(jìn)一步驗證了“平衡防滲法”結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性。
　　最后，對某水電站攔河壩的三維滲流場進(jìn)行數(shù)值計算。對防滲墻的深度、泄洪閘段與主壩段心墻鏈接深度、岸坡防滲帷幕長度進(jìn)行敏感性分析，對比上一章提出的優(yōu)化方案，分析不同防滲布置形式下壩區(qū)的滲流場及滲透穩(wěn)定性，從而驗證了平