粘土心墙土石坝监测资料分析及安全评价研究

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除险加固是保障己建土石坝工程安全的主要措施,对坝体进行加高加固是其中一种较为普遍的除险加固形式。有些大坝甚至经历多次坝体加高加固,不同加高填筑体之间往往存在较长的时间间隔。间隔时间长的多次加高填筑使土石坝呈现出不同于一般土石坝的填筑特点,将对坝体的力学性状产生一定的影响。对多次加高加固土石坝进行安全评价研究,对进一步指导土石坝的除险加固具有重要意义。本文首先对经历多次加高加固的某粘土心墙土石坝开展监测资料分析,进而采用数值方法计算坝体力学性状,从应力变形、渗流及坝坡稳定等几个方面对某粘土心墙坝开展安全评价研究,主要研究内容如下:(1)基于实测资料对坝体沉降和坝体渗漏性状开展监测资料分析,结果表明大坝水平位移和大坝沉降呈现逐步稳定趋势;测压管测值较为稳定,渗流量在6.0 L/s以内周期变化,粘土心墙及坝基高喷防渗墙起到了明显的防渗作用,大坝运行状况良好。(2)采用有限元方法对大坝开展了三维应力变形计算,研究了坝体分期加固填筑对坝体应力变形的影响规律。结果表明粘土心墙坝应力变形分布与实测结果较为吻合,大坝多次分期加高加固填筑后运行良好。多次加高加固填筑对变形大小影响较小,但是在不同加高填筑体之间引起一定的应力突变效应,前后两期坝体存在变形协调问题。(3)采用三维有限元模型,对粘士心墙坝在不同工况下的三维稳定-非稳定渗流进行了分析。所得成果表明,该工程水利枢纽的水头值低,渗流的量小,位于心墙逸出点的渗透坡降值小于渗透坡降允许值,渗透失效不会出现。多次加高加固使心墙形态与直心墙存在差异,引起一定的渗流场分布差异,但不会对整体渗流场产生显著影响。(4)考虑坝体分期加高加固填筑的分区特点,采用有限元强度中的折减法对河床坝段和岸坡坝段上下游边坡稳定分析。结果表明经过多次加高加固的粘土心墙坝具有较好的坝坡稳定性,挡土墙增强下游坝坡安全系数的效果很明显。
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