浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计

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1、浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计浅谈水利工程塑性混凝土防渗墙设计　　随着我国经济和科学技术的快速发展，有效解决水利工程的防渗加固问题成为当务之急。塑性混凝土防渗墙较混凝土防渗墙具有弹性模量低,适应变形能力强的优点,是土质坝基垂直防渗的首选形式。还出于它具有良好的和易性和比刚性混凝土有较长的终凝时间，因而易于水下混凝土浇注。同时由于其强度低，便于防渗墙槽接头施工和保证接头质量。　　某水电工程是一项中型跨流域调水发电工程，其水库枢纽利用天然地形条件，封堵暗河以山体作坝建库。副坝基础古河道防渗与暗河拱堵头、山体防渗灌浆帷幕共同组成枢纽挡水建筑物。该工程为Ⅲ等中型工

2、程，挡水建筑物为3级。　　副坝位于暗河右侧的古河道，利用古河道的原状冲洪积层和两岸的崩坡积体作为坝体材料，经开挖和局部回填形成副坝，副坝坝顶高程1185m，坝顶长度210m，坝顶宽13m，最大坝高7m。古河道底基岩呈开敞“u”型。最低基岩面高程1137m。副坝防渗体采用塑性混凝土防渗墙，墙顶高程，墙长。墙厚，墙底最低高程，平均墙深，最大墙深达。　　防渗体的型式及布置　　防渗体采用塑性混凝土防渗墙，墙顶高程按水库设计洪水位加安全超高确定为。墙底要求嵌入两岸及河床基岩内，墙底最低高程。　　有限元计算　　基本数据　　1)水库特征水位　　校核洪水位：(P=%)　　设

3、计洪水位：(P=2%)　　正常蓄水位：1180m　　汛限水位：1177m　　死水位：1140m　　2)塑性混凝土物理力学指标　　容重：～/m3　　浮容量：～/m3　　抗压强度：2～3MPa　　弹性模量：500～800MPa　　水力梯度：60　　抗渗：W6　　安全系数：K=6　　塑性混凝土非线弹性指标见表1。　　表1防渗墙塑性混凝±非线性弹性参数　　计算工况及荷栽组合　　计算工况为水库正常蓄水情况，并考虑坝体开挖施工过程。计算选用副坝0+桩号断面。　　荷载组合为：施工过程荷载+墙体自重力+正常蓄水后的水作用力。　　应力、应变分析　　1)塑性混凝土的力学模型　　

4、计算选用邓肯一张模型进行静力作用下的强度分析：强度准则采用莫尔一库仑强度标准。　　2)数值分析　　计算采用大型岩土工程数值分析软件系统FINAL源程序，容纳了非线性弹性，弹塑性，粘弹塑性、损伤断裂等岩土材料的多种本构模型.对岩土工程的施工方法和施工步骤可进行跟踪模拟分析。　　①有限元模型及边界条件　　在墙上游取100m，下游取45m，整个分成953个三角形6节点高精度等参元。89个高精度节理元，节点总数4120。　　②节理单元参数　　实际计算中节理单元参数如表2所示。　　表2节理单元参数　　③计算结果　　考虑基岩为全风化情况，墙体弹模分别选500、800、1

5、200MPa几种类型，依据前述参数及理论，计算正常蓄水时防渗墙的应力和变形。　　由些可见，在墙体弹模为500MPa、墙体最大压应力σmax为，其值小于抗压强度指标3MPa;当墙体弹模为800MPa，σmax为，比抗压强度标准高%：当墙体弹模为1200MPa时，σmax比抗压强度指标高%;整个墙体均受压，不出现拉应力。墙体位移：弹模愈小，变形愈大，且最大水平位移为，出现在淤泥层处。　　墙体材料设计　　防渗墙深夹于古河道覆盖层中，其后有延伸达3km的深厚覆盖层作支承，下部为岩石基础，不存在整体破坏问题。为适应坝体和坝基不均匀沉陷引起的变形，并避免因强度不够发生局

6、部开裂而影响防渗效果，参考国内外已成工程经验，确定墙体材料采用低弹、高强的塑性混凝土。　　塑性混凝土的设计指标　　1)设计强度指标：抗压强度R90=～抗折强度T>　　2)初始切线弹模：E=800～1000MPa　　3)抗渗标号：W6　　4)强度保证率：P=90%　　5)强度离差系数：Cv=　　6)浇筑地点坍落度：18～22cm(塌落度保持16cm以上的时间应大于1h)。　　7)扩散度：34～40cm　　8)凝结时间：初凝>6h，终凝　　9)混凝土密度：>/m3　　配比试验采用的原材料　　结合工地实际情况，试验所用的各种材料就近选用以降低工程造价。　　1)水泥

7、采用勉县水泥厂所产425号普通硅酸盐水泥.质量应符合国标(GB2938—862)的各项技术要求。　　2)砂料采用勉县黄沙河砂场所采黄砂。细度模数～，含泥量　　3)粘土采用工地附近土料场的粘土。含粘粒量>50%、塑性指数>20、含砂量　　4)膨润土采用洋县产的膨润土，质量应符合石油工业部部颁标准《钻进液用膨润土》(SY5060—85)Ⅱ膨润土的要求。　　5)骨料采用工地现场加工而成的骨料，粒径5～20mm，含泥量　　6)用水应符合水工混凝土拌制用水质量要求。　　7)为满足混凝土的各项技术要求，可使用缓凝剂高效减水剂、引气剂等混凝土外加剂，但应符合混凝土外加剂应

8、用的有关技术规范，同时力求操作简单，易于控制施工质量