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采用土工膜水库进行水平防渗

采用土工膜水库进行水平防渗的平原水库,会受到水库水位骤降、地下水位上升等因素的影响。 这导致土工膜鼓包变形,给平原水库防渗安全带来隐患。但不同厚度的土工膜可承受的 膨胀变形能力不同,土工膜厚度的选择对水库防渗至关重要;此外,沙子和砾石将 土工膜形成不同形状的约束,影响鼓胀变形。因此,在综合分析土工膜的起鼓变形时 同时需要分析厚度和不同形状约束对胀形变形的影响。 本文利用自主研发的测试设备对不同厚度的土工膜在圆形约束和三角形约束下进行了测试。 进行胀形变形试验,利用ABAQUS有限元软件模拟不同约束条件下土工膜的胀形变形。 根据理论分析结果,总结了不同厚度土工膜在不同约束条件下的力学特性和断裂特性。 不好的shape,最终得出的主要结论如下: (1)分析了土工膜鼓胀变形的几何特征,基于土工膜厚度的非均匀变化 推导了土工膜在环形约束下发生膨胀变形时冠顶和约束端厚度的简化计算公式。 (2)土工膜的胀形变形分为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、弱化阶段5个阶段。 以及破坏阶段不同,土工膜在不同方向上的强度也存在差异。在压力下,向强度较低的方向 在弱化阶段,会发生较大的塑性变形,冠顶会出现宽度逐渐增大的条状裂纹,最终导致冠部鼓起,成为 损伤形状为与冠中心条状裂纹垂直的裂纹。 (3)对不同厚度的土工膜进行了鼓胀变形试验,结果表明,土工膜的厚度会影响其鼓胀变形。 形状的机械性能受到影响。土工膜厚度越大,鼓胀变形越完全,塑性裂纹扩展越完全。 因而胀形高度、应变和拉应力较大。 (4)进行了三角约束和环形约束下土工膜的胀形变形试验。结果表明:两个近似 土工膜的鼓胀变形在约束条件下表现出相同的规律,约束条件的变化基本不会影响土工膜的鼓胀变形。 变形的胀形高度-胀形压力曲线和拉应力、应变曲线的趋势受到影响,但三角约束 下部土工膜的胀形变形可以在较小的胀形压力下产生相对较大的胀形高度。 (5)利用ABAQUS模拟环形约束下土工膜的胀形变形。结果表明,土工膜的鼓胀变形 成型过程中不同位置的变形程度是不同的。冠顶主要垂直位移,先快,后慢,然后 根据快速法则,约束端主要是水平位移。土工膜鼓胀变形的应力应变及鼓胀高度分析 分布较为集中,最大值位于土工膜冠部顶部,最小值位于土工膜环形约束端,分布较为明显。 从约束末端到牙冠尖端有增加的趋势。

水资源的合理利用是我国经济可持续发展的重要组成部分。近年来,山东省水利事业快速发展。 加快推进,抓好骨干水网工程建设,充分利用黄河水资源,缓解用水压力,支持各项事业 地方经济发展[1]。但仍存在水资源利用不合理、流域水资源开发不平衡等问题。 水源、工业和生活用水浪费严重等[2]。因此,建立节水型社会对于解决山东水资源问题显得尤为重要。 重要的是[3],科学化、智能化的水利工程建设可以极大地缓解水土流失问题,促进区域 经济水平的提高,从而保证了国民经济的发展[4]。平原水库的建设历经数十年的规划、建设和 经过几代人的共同努力,已形成完整的设计理论,逐步扩大建设规模,提高管理水平。 平[5]。 目前,山东省平原水库的主要特点是坝高低、地形相对平坦、地下水储量较大。 浅层,蓄水位往往高于地下水位,可能因地质原因造成水库渗漏、坝基大变形等问题[6]。平坦的 原水库设计要解决的技术难点主要是防渗设计[7]。大多数平原水库使用颗粒土。 填筑坝体容易造成建筑材料孔隙较大的坝体或坝基大量渗漏,降低坝体渗漏风险 储水效率下降[8],并导致下游土地沼泽化和次生盐碱化[9]。水库渗漏造成的损失不仅影响 影响水库经济效益[10],还会提高地下水位和渗透线,改变水文地质条件,破坏生态。 [11,12]。因此,根据工程地质和水文地质条件,有效减少水库渗漏量成为建设平原水库的重要因素。 重点和难点。目前,土工膜广泛应用于中低水头平原水库的防渗设计,并取得了巨大的施工成果。 具有成本低、施工难度低、使用寿命长的特点[13,14]。但由于库区地下水位不断上升、蓄水量较低, 土工膜脱落、不规则缺陷等因素会导致土工膜鼓起、变形,甚至被破坏[15-17]。因此,有必要结合 土工膜的力学性能、铺设坡度、高差等现场施工条件以及水库水位、地下水位的变化 根据情况设置相应的排水、排气设施[18]。为防止膜下非饱和土层孔隙压力过大,岩土工程 平原水库底部土工膜防渗时,一般对库区基土进行碾压,尽可能提高干密度。 度以减少膜下气体的体积[19]。 为了进一步探索土工合成材料的防渗性能和应用,国内外众多专家学者通过试验 对土工合成材料的力学性能进行了大量的试验研究,对土工合成材料的拉伸变形、鼓胀变形等进行了探索。 膨胀变形和剪切变形的力学性能。这些土工合成材料试验基本上都是用单一试验材料进行的。然而,土工膜可以由多种材料组成。不同材料和厚度土工膜的粗糙度和力学性能 质量不同,土工膜在不同约束条件下的胀形变形特征也不同。为了更好的 有必要了解土工膜的力学性能,研究不同土工膜胀形变形的相关规律,可以为水库土工膜提供有价值的信息。 为防渗设计和施工质量控制提供理论依据。

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