西霞院反调节水库大坝渗流稳定分析
西霞院反调节水库为小浪底水利枢纽的配套工程，水库大坝为混凝土坝、土石坝复合坝型，工程开发任务以反调节为主，结合发电，兼顾灌溉、供水等综合利用。水库蓄水后，近坝区含水层渗流作用引起地下水位较大幅度上升，如北岸CJ19号观测井，自2007年6月以来，地下水水位上升了近7m，可能产生绕坝渗流，调查表明，地下水水位的升高引起地基软化，局部地区地面出现不均匀沉降，对民房等建筑安全造成不利影响，后期在两岸坝肩实施延伸坝肩防渗墙工程。为评估延伸前后的防渗墙防渗效果及论证是否还需要加长两岸防渗墙的方案，有必要对水库渗流稳定进行研究。
本文采用有限元法对水库坝体和坝肩渗流问题进行分析研究，定量分析了水库渗流性态，进行稳定分析及评价，主要内容和结论如下:
(1)归纳总结目前渗流稳定分析的基本理论和渗流有限元方法。
(2)比较正常水位工况下大坝及周边区域渗流场的计算结果与相应的11个坝体测点和6个周边地下水测点实测资料，结果表明:计算渗压水头总体上与实测的渗压水头接近，说明计算参数、计算模型符合大坝实际情况，计算得到的渗流场较真实模拟大坝实际渗流性态。
(3)针对西霞院反调节水库大坝的混凝土坝、土石坝复合坝型，构建左右岸土石坝、两岸坝肩、土石坝和混凝土坝接合处等不同部位的11个三维有限元模型，对正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位等三种工况下的大坝稳定渗流场和应力和位移场进行模拟。结果表明:各种工况下，坝体、坝基渗流场压力水头、渗透坡降和应力位移的分布规律合理。在土工膜和防渗墙的联合作用下，坝体和坝基各处的渗透压力和渗流量都得到了极大的消减，渗流得到了有效控制，大坝断面材料分区、坝体和坝基的防渗排水系统设计合理。
(4)分别对右土石坝、左右岸坝肩与土石坝接合处、左右岸坝肩防渗墙加长后水位升降渗流场进行模拟，并对右土石坝、左右岸坝肩与土石坝接合处进行相应的应力和位移场计算分析。结果表明:在水位升降情况下，水库大坝的渗流场变化规律合理，应力和位移均在合理范围之内。
通过研究，可以得知:西霞院反调节水库现有的坝体防渗措施有效充分，左岸坝肩防渗墙延伸后长度对模拟计算区域内的下游降压效果明显，右岸坝肩已经设置的防渗墙长度从工程渗流稳定方面反映已经足够。
三维有限元模型;渗流场;水位升降;防渗墙优化设计;反调节水库大坝;稳定分析
长沙理工大学
硕士
水利水电工程
张贵鑫
2013
中文
TV223.4;TV64
115
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）