【技术实现步骤摘要】
一种待除险加固堤坝的高聚物防渗墙密度分析方法
[0001]本专利技术属于堤坝除险加固领域，具体涉及一种待除险加固堤坝的高聚物防渗墙密度分析方法。
技术介绍
[0002]渗流问题是堤坝安全的关键，堤坝防渗的最常用的方法之一就是建立防渗墙；混凝土防渗墙是土石坝工程中广泛采用的一种垂直防渗措施，其渗透系数小，防渗效果好，因此在水利工程建设中应用较为广泛；然而，混凝土防渗墙暴露出诸多缺点：体积较大，自重较重，自身产生应力较大；弹性模量较大，变形协调能力差等；目前，高聚物防渗墙作为一种新型轻质防渗墙，其防渗加固性能获得了广泛的认可；高聚物注浆材料具有质轻、早强、膨胀力大、无污染、防渗性能好、耐久性和力学性能优良等诸多优点；且高聚物防渗墙成墙后与土体变形协调性好，能适应堤坝大的变形而不发生破坏，因此具有极高的推广价值；
[0003]对于高聚物防渗墙堤坝的理论研究，近年来主要集中于高聚物防渗墙的动、静力学特性、稳定性及其无损检测等方面的研究，对于高聚物防渗墙堤坝的变形协调特性研究甚少；坝体变形协调是指不同筑坝材料在荷载作用下的变形...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
是数值大小位于σ1和σ3中间的主应力，σ3表示数值最小的主应力。4.根据权利要求3所述待除险加固堤坝的高聚物防渗墙密度分析方法，其特征在于，步骤(3)中利用步骤(2)中所建立的高聚物防渗墙堤坝有限元模型，将模型的底部赋予x和y方向的位移约束；两侧赋予x方向的位移约束，y方向不加任何约束，堤坝上游施加水荷载，分析各个节点所受的力和位移；通过防渗墙与坝体相对应的节点的x方向位移差、防渗墙与坝体相对性的节点的y方向位移差，防渗墙各个节点的最大mises应力，利用强度折减法得到高聚物注浆材料的密度为0.1g/cm3、0.15g/cm3、0.2g/cm3、0.25g/cm3、0.3g/cm3分别对应的：脱空区长度，变位差，防渗墙Mises应力，坝坡稳定系数；脱空区长度取防渗墙与堤坝相对应节点的x方向位移差的绝对值的最大值，变位差取防渗墙与堤坝相对应节点的y方向位移差的绝对值的最大值，防渗墙Mises应力取防渗墙的节点中的最大mises应力，坝坡稳定系数用过强度折减法计算得到；通过二次函数拟合得到最大变位差与高聚物密度之间的函数关系式：F(H,ρ)＝
‑
0.00795ρ2‑
0.00482ρ+0.00357；以最大变位差为纵坐标，高聚物密度为横坐标，绘制变位差与高聚物密度之间的关系图；通过二次函数拟合得到最大脱空长度与高聚物密度之间的函数关系式：F(h,ρ)＝
‑
0.001371ρ2‑
0.0077ρ+0.004；以最大脱空长度为纵坐标，高聚物密度为横坐标，绘制最大脱空长度与高聚物密度之间的关系图；通过二次函数拟合得到防渗墙最大mises应力与高聚物密度之间的函数关系式：F(σ,ρ)＝943223ρ2‑
582488ρ+144671；以防渗墙最大mises应力为纵坐标，高聚物密度为横坐标，绘制防渗墙最大mises应力与高聚物密度之间的关系图；由于上述四个指标都属于望小型期望，即数值越小，结果越满意，而坝坡稳定系数属于望大型期望，即坝坡稳定系数越大，坝坡越稳定，故采用坝坡稳定系数的倒数来作为评价指标；通过二次函数拟合得到稳定系数的倒数与高聚物密度之间的函数关系式：F(K
‑1,ρ)＝0.07ρ2‑
0.0296ρ+0.54；以稳定系数的倒数为纵坐标，高聚物密度为横坐标，绘制稳定系数的倒数与高聚物密度之间的关系图；施工成本与高聚物密度的关系F(S,ρ)用下式来表示：F(S,ρ)＝(α+βρ)abd
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中：α为每立方米高聚物防渗墙施工所需的机械使用费及人工费之和，单位为元/m3；β为每千克高聚物注浆材料的成本费用，单位为元/m3；ρ为高聚物密度，单位为kg/m3；a为高聚物防渗墙的宽度，单位为m；b为高聚物防渗墙的深度，单位为m；d为高聚物防渗墙的厚度，单位为m。5.根据权利要求4所述的待除险加固堤坝的高聚物防渗墙密度分析方法，其特征在于：步骤(4)中：将步骤(3)中所得到的不同评价指标与高聚物不同密度之间的关系F(X
i
,ρ)进行归一化处理，i＝1～5：X1为最大变位差，X2为最大脱空区长度，X3为防渗墙最大mises应力，X4为坝坡稳定系数，X5为施工成本，得到功效函数d[F(X
i
,ρ)]：
由于评价指标X
i
与密度ρ之间的函数F(X
i
,ρ)是带量纲的函数，应先对F(X
i
,ρ)其进行归一化处理，归一化的方法为：s.t.ρ∈[ρ
min
,ρ
...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛冰寒，张舒，方宏远，余翔，杜明瑞，赵小华，杜雪明，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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