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闸坝深厚覆盖层基础处理研究

作　者: 杨光伟
导　师: 张立勇；叶发明
学　校: 四川大学
专　业: 水利工程
关键词: 深厚覆盖层基础防渗渗透比降沉降砂层液化
分类号: TV223
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

福堂水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县境内的岷江河段上，电站为低闸引水式开发。正常蓄水位1268.0m，最大闸高31m，库容297.4万m~3，引水隧洞长19.57km，装机360MW。福堂水电站闸坝建于深厚覆盖层基础上，基础主要存在五大覆盖层，总体属于多层复杂地基。由粗、细粒土相互迭置成层，层内不同高程上有透镜状砂层分布，均一性较差，地基可能出现不均一沉陷变形。地基中间隔存在第②和第④层两层浅灰黄色砂层，均系堰塞湖相沉积物，电站处于8°地震设防区，在7°、8°地震情况下第④层砂层均有液化的可能；第②层砂层均不液化，但在8°地震情况下砂土抗液化的安全系数不高。文中以在建的福堂水电站闸基基础处理为重点，对深厚覆盖层基础处理进行研究、思索和探导，以期达到抛砖引玉的目的，并为待(在)建工程起到一定的参考借鉴作用。本文着重对防渗型式等基础处理进行了研究，对于闸基防渗措施，研究了垂直防渗与水平铺盖防渗相结合的措施。混凝土防渗墙穿过透水性强的冲积层，置于相对隔水层内。通过计算，分析地基的变形情况，以便选择合理的结构型式和尺寸，确定施工进度和先后顺序。根据计算结果，选择较为合理的地基处理措施，以保证水闸的安全运用。根据福堂电站工程设计的结构布置情况、地质参数及渗流计算成果，对闸室和挡水坝稳定、应力进行了计算，其抗滑稳定安全系数及应力标准均满足规范的要求。采用ANSYS结构分析软件，对闸坝结构和地基进行三维有限元静力分析和动力响应分析。静力分析采用弹性和理想弹塑性材料进行模拟，动力分析采用模态分析并结合动力反应谱法进行。分析一计算结构及地基在竣工期、运行期和地震作用下变形和应力分布状况，并初步判断闸坝基础卜伏砂层的动弧度及液化的可能性。基于基础处理各种方案的比较、闸坝基础渗流的i}算结果、闸坝基础沉降量的i一1算结果以及承载能力计算结果的综合分析，参考借鉴其它〕_二程的成果和计算分析成果，提出了综合解决闸坝基础防渗、抗液化和不均匀沉降等问题的处理方案，该方案在各种组合工况下主要建筑物的稳定、应力均能满足规程规范要求。基础不均匀沉降问题也能得到较好控制，防砂层液化问题也基本解决，在工程完建后增加基础压重的情况下，覆盖层基础中砂层的渗透破坏坡降也大大提高。使得基础地层内及其层间部分超出地质建议指标的渗透坡降不致对砂层造成破坏性的渗透破坏，覆盖层地基的渗透稳定得以满足要求。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 综述  9-10
2 福堂电站工程概况  10-16
3 闸址区工程地质、水文地质特性  16-24
  3.1 工程地质情况  16-20
  3.2 水文地质特性  20-21
  3.3 闸基渗漏及渗透稳定评价  21-22
  3.4 现场原位土工试验  22-24
4 闸基处理及防渗设计  24-63
  4.1 基础处理设计  24-28
  4.2 闸基防渗设计  28-56
    4.2.1 目的和任务  28-29
    4.2.2 闸基防渗轮廓线的初步拟定  29
    4.2.3 渗流计算  29-35
    4.2.4 成果分析  35-56
  4.3 三维渗流计算  56-57
  4.4 防渗墙结构应力计算  57-63
    4.4.1 计算假定  57-58
    4.4.2 计算方法  58-59
    4.4.3 基本资料  59-60
    4.4.4 应力成果分析  60-63
5 工程类比  63-76
  5.1 同流域类似已建工程实施情况  64-67
    5.1.1 映秀湾水电站  64-66
    5.1.2 太平驿水电站  66-67
    5.1.3 工程措施比较  67
  5.2 南桠河三级电站  67-68
  5.3 小天都电站基础处理设计  68-76
    5.3.1 闸址概况  68-69
    5.3.2 首部枢纽布置  69-70
    5.3.3 防渗墙布置  70-71
    5.3.4 闸基防渗及渗流计算  71-75
    5.3.5 坝肩绕渗处理  75
    5.3.6 砂层透镜体液化处理  75-76
6 闸室结构计算  76-101
  6.1 闸基沉降变形计算  76-80
  6.2 闸室稳定、应力及承载力计算  80-89
    6.2.1 计算原则  80-81
    6.2.2 计算成果分析  81-89
  6.3 三维非线性静力分析和动力响应分析  89-101
    6.3.1 闸坝模型建立和网格划分  89
    6.3.2 材料参数、计算工况及荷载组合  89-93
    6.3.3 计算成果分析  93-100
    6.3.4 倾向性意见  100-101
7 结论  101-106
附图  106-110
参考文献资料  110-113
科研成果附表  113-114
声明  114-115
致谢  115

闸坝深厚覆盖层基础处理研究

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