• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    復(fù)雜地基水閘滲流計(jì)算與防滲措施探討

    2019-08-07 01:08:32魏文強(qiáng)李炳華
    關(guān)鍵詞:勢(shì)能單樁水閘

    魏文強(qiáng),程 博,李炳華

    (1.淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,江蘇 淮安 223001;2.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司,江蘇 南京 210000)

    中國(guó)有超過8萬座保水壩,其中95%以上是土石壩。土石壩是指通過傾倒和碾壓當(dāng)?shù)赝寥?、石塊或混合物而建造的擋土壩。閘門結(jié)構(gòu)中使用的水閘和壩坡穩(wěn)定性是影響大壩安全的關(guān)鍵因素。閘門是低水頭液壓結(jié)構(gòu)。閘門打開時(shí),可起到洗砂、排水、排洪、調(diào)節(jié)流量的作用;當(dāng)閘門關(guān)閉時(shí),它可以起到防潮、防洪和提高水位的作用。閘門基礎(chǔ)的土壤是可滲透的,水向下游流過土壤的孔隙,這種水在土壤中的流動(dòng)稱為滲流。閘門底部的滲流具有一定的壓力能,稱為滲透壓。滲透壓為向上壓力,垂直于水閘底部結(jié)構(gòu)。軟土地基上建立的閘門在滲透水流作用下容易發(fā)生滲透變形,特別是粉末和細(xì)砂基礎(chǔ)。在閘門之后,很容易看到沙子和水。因此,在設(shè)計(jì)中應(yīng)做好防滲排水設(shè)計(jì),并在閘門上游設(shè)置防滲鋪蓋、垂直防滲等防滲設(shè)施。特別是河流兩側(cè)的上游連接建筑物和與鋪蓋的連接部分,需要在該空間中整體形成防滲漏。

    1 水閘滲流計(jì)算

    目前國(guó)內(nèi)不少學(xué)者對(duì)單一地基上水閘滲流進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算,且得出了較為豐富的研究成果。于長(zhǎng)金和石平分析了水閘滲流的危害、水閘的防滲排水設(shè)計(jì)并提出了具體的施工方法[1]。馬麗以西海攔河閘除險(xiǎn)加固中的沖砂閘為例,闡述了改進(jìn)阻力系數(shù)法和直線比例法的原理。兩種方法用于計(jì)算單個(gè)基礎(chǔ)上的沙閘的滲流[2]。王麗麗分析了水閘的不同滲透類型以及不同的防滲排水措施[3]。安普太分析了土壤水閘滲流計(jì)算的各種方法,介紹了水閘滲透穩(wěn)定性的計(jì)算和水閘繞滲的計(jì)算過程,提出了一種解決閘門基礎(chǔ)滲漏和水閘繞滲的防滲措施,以及相關(guān)的設(shè)計(jì)思路[4]。李飛用有限元軟件計(jì)算單個(gè)基礎(chǔ)閘門的滲流問題,并與《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》推薦的改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,表明有限元軟件可以方便地應(yīng)用于水閘滲流問題[5]。

    但是目前相對(duì)于多層復(fù)雜軟土地基上的多樁加固水閘滲流研究的問題相對(duì)少見,且惡劣地質(zhì)條件上建立的水閘滲流問題尤其值得關(guān)注[6]。因此,本文以杭州某水庫為例,采用Geostudio有限元軟件對(duì)復(fù)雜地基上水閘的有限元滲流進(jìn)行了分析,為類似復(fù)雜地基上水閘工程的滲流穩(wěn)定性計(jì)算提供理論依據(jù)。

    1.1 理論介紹

    本文采用Geostudio有限元計(jì)算軟件對(duì)杭州某地區(qū)水閘進(jìn)行穩(wěn)定滲流分析,關(guān)于Geostudio滲流計(jì)算基本方法是達(dá)西定律,達(dá)西定律在非飽和帶和飽和帶中的應(yīng)用是相同的。計(jì)算時(shí),使用穩(wěn)態(tài)分析平面二維滲流方程如下:

    (1)

    式中,h—總水頭函數(shù);kx—x方向滲透系數(shù);ky—y方向滲透系數(shù);Q—邊界滲透流量函數(shù)。其中水頭邊界條件h=f1(x,y);流量邊界條件Q=f2(x,y)。本文采用的有限元軟件中的SEEP/W模塊可以應(yīng)用于求解該邊值問題。

    1.2 工程實(shí)例分析

    針對(duì)于杭州某水庫水閘滲流進(jìn)行計(jì)算分析,水閘地下輪廓線如圖1所示。水閘地基采用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固,其分布為水平向沿x軸呈三排,本文取二維剖面進(jìn)行計(jì)算,樁長(zhǎng)7.7m,直徑0.5m,間距7m。關(guān)于水閘各高程如圖1所示。閘門位置的地質(zhì)條件是第四紀(jì)全新世(Q4)。通過勘察資料,每層土壤的特征描述如下:第一層為粉土,埋深7m;第二層為粉砂,埋深5m。閘門上游水位為15m,下游水位默認(rèn)為地面高程12m。

    圖1 水閘地下輪廓線(單位:mm)

    1.3 不同灌注樁分布形式下有限元實(shí)施

    針對(duì)兩種不同工況,即水閘工程灌注樁采取沿x軸三排分布,水閘上游與鋪蓋連接處采取單樁分布[7],模型如圖2所示。并且對(duì)兩種滲流進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析。在這里,GEOSTUDIO軟件用于分析閘門滲漏問題。該軟件自動(dòng)執(zhí)行網(wǎng)格劃分,總共9358個(gè)節(jié)點(diǎn)分為9042個(gè)單元。水閘及地基相關(guān)滲透參數(shù)見表1。

    圖2 水閘滲流計(jì)算模型

    計(jì)算結(jié)果如圖3—4所示,圖3(a)是三樁分布式閘門滲流矢量。研究結(jié)果表明,在壓力水頭下水流從水閘上游往下游通過樁繞滲。一開始在上游鋪蓋處,滲流矢量呈增大的趨勢(shì),繼而到灌注樁位置逐漸往下減小,繞樁運(yùn)動(dòng);在樁端位置,水流滲流矢量呈密集狀態(tài),在樁間滲流呈環(huán)形分布,其中在水閘底部結(jié)構(gòu)處,滲流矢量呈稀疏狀態(tài)。由此可見,灌注樁在這里不僅起加固閘基的作用,而且起了防水帷幕的作用;最后滲流在水閘下游處排出,此時(shí)滲流矢量呈均勻、分散運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

    表1 滲透系數(shù) 單位:cm/s

    圖4(a)為三樁分布水閘滲流總水頭等勢(shì)圖,結(jié)果表明,在軟弱復(fù)雜地基上,由于鉆孔灌注樁的存在,等勢(shì)線分布在第二層地基土粉砂土中,且在樁端呈散射分布;水頭大小分布隨著樁的分布有明顯規(guī)律。因此,在工程實(shí)際中,遇到復(fù)雜地基,可以通過控制灌注樁入土深度來消除總水頭對(duì)閘基的不利影響。

    通過圖4(a)結(jié)果表明,隨著滲流從水閘上游往下游運(yùn)動(dòng),總水頭逐漸減小。在上游鋪蓋處至第一根灌注樁位置,總水頭分布在14.2~14.8m,此時(shí)由于水頭總勢(shì)能最大,滲流矢量也相對(duì)較大;在第一、第二灌注樁之間,總分頭分布較為均勻,在14~14.4m之間,此時(shí)滲流矢量有減小的趨勢(shì);第二、第三灌注樁之間總水頭呈12.6~13.2m均勻分布,此時(shí)滲流矢量相對(duì)較小;到水閘下游處,總水頭在12~12.4m之間均勻分布,滲流矢量最小,且較為分散。

    圖4 水閘滲流總水頭等勢(shì)圖

    通過對(duì)多樁分布下滲流計(jì)算分析,可以看出,灌注樁的存在對(duì)總水頭勢(shì)能、滲流矢量有很大的影響,因此本文很有必要對(duì)樁分布形式對(duì)滲流的影響進(jìn)行對(duì)比分析。相較于三樁分布形勢(shì)下,單樁分布下滲流矢量整體呈對(duì)稱分布,總趨勢(shì)與三樁分布一致,都是沿著樁端呈繞滲。然后滲流從水閘下游表面土排出。然而單樁分布下,閘底水流滲流矢量更加密集,且滲流所引起的閘底揚(yáng)壓力不可忽視[8],不利于閘底的穩(wěn)定,如圖3(b)所示。

    圖4(b)為單樁分布下水閘滲流總水頭等勢(shì)圖,可以看出單樁兩側(cè)呈明顯區(qū)別。上游出口頭明顯大于下游頭部。相較于多樁分布,單樁分布樁端水頭勢(shì)能更成多層次傘狀分布;且水閘內(nèi)部結(jié)構(gòu)水頭勢(shì)能更加密集。相較于多樁分布,單樁分布水閘內(nèi)部盡管勢(shì)能變化十分明顯,呈不利狀態(tài),但是水閘地基總水頭勢(shì)能要明顯小于多樁分布狀態(tài),該現(xiàn)象可能是由多樁分布水閘復(fù)合地基更加穩(wěn)定,水流滲流矢量受禁錮于樁間,導(dǎo)致閘底總水頭勢(shì)能增大所造成的。

    2 水閘防滲措施探討

    上文對(duì)不同灌注樁分布形式下水閘滲流進(jìn)行了分析,除了灌注樁,還有不少措施能對(duì)水閘防滲發(fā)揮作用,下面對(duì)此進(jìn)行探討。

    2.1 鋪蓋防滲

    鋪蓋位于閘室底板和上游翼墻之間,其長(zhǎng)度等同于上游翼墻。它的作用是增加防水部分的長(zhǎng)度,延長(zhǎng)滲透性,改變滲透性分布,降低滲透率和流速[9]。鋪蓋通常采用混凝土或黏土,且應(yīng)在鋪蓋、閘底之間安裝止水裝置以有效防止?jié)B水。為了防止鋪蓋在施工期間受到損壞及被水沖洗,可以在頂部設(shè)置約0.4m的塊狀保護(hù)層;同樣為防止凍害,鋪蓋需放在防凍層下面。

    2.2 反濾層防滲

    在滲流出口處,滲流的坡度通常很大,并且容易發(fā)生滲透變形。過濾層通常由3層不同直徑的礫石和粗砂組成。黏性土地基,一般只設(shè)2層。除了上述常用的砂礫材料之外,還可以使用土工織物。土工織物是由合成纖維或氈穿孔氈(即,非織造土工織物)編織的網(wǎng)。土工布具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、施工簡(jiǎn)單、施工速度快、投資少、透水性好等優(yōu)點(diǎn)。因此,在過去的10年中,土工織物已迅速應(yīng)用于交通、水利、建筑和其他工程領(lǐng)域。由于土工織物非常薄(通常為3mm),因此在施工期間應(yīng)特別小心。另外,土工布由化學(xué)纖維原料制成,在陽光照射下容易老化。

    2.3 灌注樁

    水閘基底灌注樁不僅能加固地基,抑制滲流揚(yáng)壓力,而且起帷幕防滲作用。在復(fù)雜地基水閘建設(shè)中,要尤其靈活運(yùn)用灌注樁的入土深度[10]。應(yīng)根據(jù)滲透層的實(shí)際埋藏深度進(jìn)行有針對(duì)性的判斷。通常灌注樁應(yīng)盡量靠近不透水層,此時(shí)滲流矢量對(duì)水閘基底的影響最小。

    3 結(jié)語

    在水閘的防滲排水設(shè)計(jì)中,計(jì)算滲流的原因是為了獲得滲流區(qū)滲透流量,滲透梯度和滲透壓的具體數(shù)值,為水閘壽命的延長(zhǎng)提供技術(shù)保障[11]。本文針對(duì)杭州某水閘進(jìn)行了復(fù)雜地基軟土滲流計(jì)算,得出了一系列相關(guān)規(guī)律,并且對(duì)不同灌注樁分布形勢(shì)下滲流的影響進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明,灌注樁不僅起加固閘基的作用,而且起了防水帷幕的作用,灌注樁能有效減小水閘底部滲流壓力。在軟弱復(fù)雜地基上,由于鉆孔灌注樁的存在,總水頭等勢(shì)線在樁端呈散射分布,水頭大小分布隨著樁的分布有明顯規(guī)律。相對(duì)于多樁分布,單樁閘底水流滲流矢量更加密集,所引起的閘底揚(yáng)壓力不利于閘底的穩(wěn)定;單樁分布水閘地基總水頭勢(shì)能要明顯小于多樁分布狀態(tài)。在對(duì)水閘滲流分析計(jì)算的基礎(chǔ)上,本文還討論了防滲措施,如鋪蓋防滲、反濾層防滲,為相關(guān)工程提供理論依據(jù)。

    猜你喜歡
    勢(shì)能單樁水閘
    “動(dòng)能和勢(shì)能”知識(shí)鞏固
    作 品:景觀設(shè)計(jì)
    ——《勢(shì)能》
    文化縱橫(2022年3期)2022-09-07 11:43:18
    “動(dòng)能和勢(shì)能”知識(shí)鞏固
    “動(dòng)能和勢(shì)能”隨堂練
    單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)與研究
    基于單樁豎向承載力計(jì)算分析研究
    2016年河南省已建成水閘數(shù)量
    剛性嵌巖樁單樁剛度系數(shù)推導(dǎo)
    上海公路(2017年2期)2017-03-12 06:23:40
    全省已建成水閘數(shù)量
    河南省2014年已建成水閘數(shù)量
    永春县| 莎车县| 余江县| 张家口市| 威远县| 黑龙江省| 夹江县| 淄博市| 陆河县| 石门县| 瑞金市| 禹城市| 和田市| 东乌珠穆沁旗| 莱西市| 虹口区| 札达县| 峡江县| 潜山县| 临清市| 弋阳县| 兴业县| 拉孜县| 博客| 禹州市| 姜堰市| 肥城市| 黄梅县| 常熟市| 甘南县| 景宁| 合川市| 洮南市| 北宁市| 夏津县| 南投县| 孟连| 体育| 新源县| 麦盖提县| 顺义区|