復(fù)合土工膜存在下沉變形影響水庫(kù)安全
復(fù)合土工膜作為一種新型防滲材料,相比于傳統(tǒng)防滲材料(瀝青混凝土和黏土等)更能適應(yīng)地基的不均勻沉降變形和更優(yōu)良的防滲性能,并且具有良好的抗拉能力、使用成本低、容易施工等優(yōu)點(diǎn),目前在水利工程中廣泛應(yīng)用于土石壩防滲和水庫(kù)防滲等工程中。
水庫(kù)采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲處理,阻斷了庫(kù)水對(duì)地下水的補(bǔ)給作用,導(dǎo)致地下水位下降。蓄水后,在庫(kù)水壓力及地下水位變動(dòng)作用下,庫(kù)盆及庫(kù)岸地基土體會(huì)發(fā)生一定的下沉變形,使得復(fù)合土工膜存在下沉變形以及與之相關(guān)的橫向拉伸變形。若變形量不大,復(fù)合土工膜能夠適應(yīng),對(duì)水庫(kù)安全沒(méi)有影響,但是,若變形量過(guò)大,可能導(dǎo)致復(fù)合土工膜局部應(yīng)力變形過(guò)大或受力過(guò)大而出現(xiàn)損壞,進(jìn)而影響水庫(kù)安全。因此,對(duì)復(fù)合土工膜的應(yīng)力應(yīng)變特性進(jìn)行研究對(duì)實(shí)際工程的安全性具有重要意義。對(duì)正常高水位情況下土石壩防滲復(fù)合土工膜的應(yīng)力應(yīng)變特性進(jìn)行了計(jì)算分析,指出復(fù)合土工膜對(duì)土石壩的應(yīng)力變形有一定的改善作用。采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲處理后的壩體應(yīng)力變形要比不處理的小。
根據(jù)物探成果與鉆探成果得知庫(kù)盆底部溶蝕現(xiàn)象十分發(fā)育,存在庫(kù)首及庫(kù)底滲漏問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題,工程決定采用復(fù)合土工膜對(duì)庫(kù)岸和庫(kù)盆進(jìn)行防滲處理,其防滲結(jié)構(gòu)體自下而上主要由支持層、下墊層、復(fù)合土工膜及保護(hù)層等四層組成。
(1)復(fù)合土工膜與水庫(kù)剖面變形規(guī)律一致,其變形量略小于水庫(kù)剖面的變形量,因此,在缺乏界面參數(shù)資料時(shí),可直接計(jì)算水庫(kù)剖面的變形量來(lái)估算復(fù)合土工膜的變形量。
(2)在庫(kù)水位和地下水位變動(dòng)作用下,庫(kù)盆地基及庫(kù)岸土體會(huì)發(fā)生下沉變的,此外,庫(kù)岸土體還會(huì)向庫(kù)盆處發(fā)生橫向變形。
(3)水庫(kù)蓄水達(dá)到校核水位,地下水下降至基巖面時(shí)為最危險(xiǎn)工況(工況3-2),此時(shí)水庫(kù)剖面及復(fù)合土工膜的最大下沉變形分別為30.83和29.67cm,最大橫向變形分別為9.92和8.58cm。
(4)在最危險(xiǎn)工況下,復(fù)合土工膜的最大單寬拉力為6.86kN/m,最大拉應(yīng)變?yōu)?4.30%,通過(guò)計(jì)算得到拉力安全系數(shù)Fs為4.18,拉應(yīng)變安全系數(shù)Fε為3.02,均小于允許安全系數(shù)5.0,復(fù)合土工膜適應(yīng)庫(kù)盆下部土體變形能力較差,不滿足允許安全系數(shù)要求。
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