复合土工膜作为一种新型防渗材料已在水利水电工程中得到了广泛应用,在坝工建设领域,复合土工膜作为防渗体大有取代传统的粘土心墙及粘土斜墙等土石堤、坝防渗体的趋势。然而,由于对复合土工膜的理论研究和应用研究目前还处于初级阶段,因此使得其应用一般还仅限于中低土石坝,在高土石坝中的应用还较少。为此,本文针对复合土工膜防渗体在高土石坝应用中的若干问题进行了系统的研究,并获得了相应的研究成果。 本文通过复合土工膜防渗体在部分高土石坝中的应用实例分析、复合土工膜的老化分析及其防渗效果的算例分析,获得了复合土工膜防渗体用于高土石坝是可行的基本结论。根据渗流计算的基本原理及复合土工膜的渗透机理,提出了考虑复合土工膜正交异性的渗流计算模型。通过对复合土工膜变形机理的分析,提出了可采用邓肯一张E—B模型来近似模拟复合土工膜本构关系的结论,并相应提出了其模型参数的确定方法。基于上述复合土工膜的渗流计算模型及本构模型,开发了高土石坝渗流及应力应变有限元分析软件系统,该系统既适用于复合土工膜防渗体高土石坝,也适用于采用传统防渗体的各种高度土石坝:通过VB语言编程,该系统实现了土石坝渗流和应力应变分析的前处理、计算及后处理三大模块的界面化、流程化及直观化。然后,通过一个高土石坝应用实例,针对粘土心墙防渗、复合土工膜防渗面板及复合土工膜防渗心墙等三种坝体防渗方案,运用所开发的软件系统,分别进行了坝体渗流及应力应变有限元分析,对三种防渗方案的防渗效果及应力应变特征进行了比较、分析,获得了相应的结论。 本文的研究方法及研究成果,不仅对类似工程问题的研究具有重要的参考价值,而且对实际工程具有一定的应用价值。