一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法技术

本发明专利技术涉及筑坝技术领域，尤其是涉及一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法。本发明专利技术可以快速、直观地量化沥青混凝土心墙坝受坝体和两岸岸坡及狭窄河谷地形共同作用下所产生影响的大小，同时，本发明专利技术提出了临界渗漏系数用于判断心墙底部沥青混凝土与河床及两岸基座之间发生渗漏的可能性，较传统二维判别方法无法考虑狭窄河谷对心墙受力的影响更真实的反应心墙应力状态及渗漏可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法
本专利技术涉及筑坝
，尤其是涉及一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法。
技术介绍
目前，随着我国筑坝技术的不断发展，沥青混凝土心墙坝无论从高度还是数量屡有突破，如挪威的Storglomvatn坝坝高128m，我国在建的新疆的尼雅水库坝高131.8m，在高沥青混凝土心墙坝的建设中，沥青混凝土心墙的水力劈裂造成的漏水问题时长会引起水利专家学者的关注，心墙沥青混凝土不同于黏土防渗料，由于沥青混凝土材料孔隙率很小，内部孔隙水压力不连续，因此，之前此类坝型水力劈裂的可能性一般可以不考虑。因两岸地势陡峻，地形复杂，坝肩接触部位变形梯度大，坝体应力分布显示，沥青心墙出现竖向应力小于理论土压力的现象，这种现象是由于坝体与狭窄河谷共同引起的。同时，根据一些已建工程坝体应力监测与计算分析也表明，狭窄河谷沥青混凝土心墙坝竖向压力值会小于相同高度竖向压力，由于心墙自身粘聚力较大，墙体本身发生水力劈裂的可能性较小。但是，沥青混凝土心墙底部与基座接触部位没有粘聚力，如若该部位的竖向传递压力小于该部位对应的水压力，那么在部位发生水力劈裂的可能性较大。出于工程安全的考虑，非常有必要在设计阶段评价沥青心墙坝受坝体与地形的共同作用下所产生影响程度的大小及漏水的可能性。然而，目前尚无量化沥青混凝土心墙受狭窄河谷地形及坝壳料共同影响程度的大小及判断漏水标准，因此，提出相应标准及评价此类坝型沥青混凝土心墙漏水的可能性，这对前期设计及后期运行预测沥青混凝土心墙能否发生漏水也是非常有意义的。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，以解决现有技术中存在的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，包括如下步骤：S1、确定临界渗漏系数作为判断沥青混凝土心墙产生渗漏的标准，临界渗漏系数的计算公式如下：式中，ρ水为水密度；ρ沥为沥青混凝土的平均密度；g是重力加速度；h是沥青混凝土心墙到混凝土基座高度、及同等高程水面到混凝土基座高程；S2、通过三维非线性有限元法计算受狭窄河谷地形及坝体共同影响的沥青混凝土心墙坝应力应变情况；S3、提取沥青混凝土心墙受坝体及两岸岸坡的制约后各个结点的竖向应力，将提取的心墙竖向应力σzi除以相同结点的竖向土产生的应力得到心墙上游面所有结点渗漏系数，对所提取的结点渗漏系数与临界渗漏系数进行比较，判断心墙底部沥青混凝土与河床及两岸基座之间发生渗漏的可能性：若提取的结点渗漏系数小于临界渗漏系数，则判断心墙底部沥青混凝土有发生渗漏的可能性。优选地，步骤S1包括：所述临界渗漏系数的计算公式如下：式中，ρ水为水密度，取值1.0g/cm3；ρ沥为沥青混凝土的平均密度，取值2.35g/cm3，g是重力加速度，取值9.81m/s2。优选地，步骤S2包括：根据现场实际断面图及坝体横剖面图与纵剖面图建立大坝与狭窄河谷的三维有限元模型并进行离散，给每个属性区域富裕材料属性将狭窄河谷模型基础底部所有结点自由度进行全约束，四周约束法向变形，坝体填筑按照施工期填筑标准进行，并模拟蓄水加载过程，采用Duncan-EB弹性非线性模型计算坝体应力应变特性，从而计算受狭窄河谷地形及坝体共同影响的沥青混凝土心墙坝应力应变情况。优选地，步骤S3包括：根据步骤S2得到混凝土心墙在运行工况下的应力计算成果，将上游面混凝土心墙的每个结点竖向应力σzi与空间坐标xi、yi、hi、结点编号i导出至EXCEL表中，将提取的心墙竖向应力σzi除以相同结点的竖向土产生的应力得到心墙上游面所有结点渗漏系数，采用绘图软件将EXCEL表中渗漏系数、对应结点编号及坐标绘制于图中量化。优选地，步骤S3包括：相同结点的竖向土产生的应力的计算公式为：ρ沥ghi，其中，由于坝顶处的竖向土产生的应力为0，导致该处结点渗漏系数为无穷大，故要求结点渗漏系数在1-∞时，均取为1。采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，可以快速、直观地量化沥青混凝土心墙坝受坝体和两岸岸坡及狭窄河谷地形作用下所产生影响的大小，同时，本专利技术提出了临界渗漏系数用于判断心墙底部沥青混凝土与河床及两岸基座之间发生渗漏的可能性，较传统二维判别方法更真实的反应心墙应力状态及渗漏可能性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的正常运行期沥青混凝土心墙受力分析简图图；图2为本专利技术实施例提供的沥青心墙与混凝土基座图；图3为本专利技术实施例提供的沥青心墙与混凝土基座放大图；图4为本专利技术实施例提供的现场实际工程狭窄河谷断面图；图5为本专利技术实施例提供的实际工程坝体横剖面示意图；图6为本专利技术实施例提供的实际工程坝体纵剖面示意图；图7为本专利技术实施例提供的实际工程狭窄河谷与心墙坝三维有限元网格剖分图；图8为本专利技术实施例提供的沥青心墙网格剖分示意图；图9为本专利技术实施例提供的实际工程坝体各个材料分区示意图；图10为本专利技术实施例提供的正常运行期沥青心墙竖向应力云图；图11为本专利技术实施例提供的沥青心墙各个结点编号示意图；图12为本专利技术实施例提供的后处理数据过程图；图13为本专利技术实施例提供的心墙整体的渗漏系数分布图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、确定临界渗漏系数作为判断沥青混凝土心墙产生渗漏的标准，临界渗漏系数的计算公式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定临界渗漏系数作为判断沥青混凝土心墙产生渗漏的标准，临界渗漏系数的计算公式如下：



式中，ρ水为水密度；ρ沥为沥青混凝土的平均密度；g是重力加速度；h是沥青混凝土心墙到混凝土基座高度、及同等高程水面到混凝土基座高程；
S2、通过三维非线性有限元法计算受狭窄河谷地形及坝体共同影响的沥青混凝土心墙坝应力应变情况；
S3、提取沥青混凝土心墙受坝体及两岸岸坡的制约后各个结点的竖向应力，将提取的心墙竖向应力σzi除以相同结点的竖向土产生的应力得到心墙上游面所有结点渗漏系数，对所提取的结点渗漏系数与临界渗漏系数进行比较，判断心墙底部沥青混凝土与河床及两岸基座之间发生渗漏的可能性：若提取的结点渗漏系数小于临界渗漏系数，则判断心墙底部沥青混凝土有发生渗漏的可能性。


2.根据权利要求1所述的狭窄河谷沥青混凝土心墙坝产生渗漏的评价方法，其特征在于，步骤S1包括：
所述临界渗漏系数的计算公式如下：



式中，ρ水为水密度，取值1.0g/cm3；ρ沥为沥青混凝土的平均密度，取值2.35g/cm3，g是重力加速度，取值9.81m/s2。


3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江，吴俊杰，柳莹，曹文洁，尔肯·买合木提，潘崇仁，
申请(专利权)人：新疆水利水电规划设计管理局，
类型：发明
国别省市：新疆;65