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复合土工膜数值计算

来源:复合土工膜 时间:2012-04-21 16:51 点击:

(1)采用有限元方法研究复合土工膜斜墙土石坝的力学特性。利用第三章的试验结果,选取合适的摩擦系数,采用库仑摩擦(coulomb friction)模型模拟复合土工膜与粗粒料垫层结构面的摩擦特性,然后结合一座复合土工膜防渗斜墙土石坝,采有限元计算方法,分析复合土工膜土石坝这种新型坝型的力学特性和变形规律。 (2)采用有限差分方法研究复合土工膜心墙土石坝的力学特性。为了探讨复合土工膜在坝体中的应力变形规律,结合新疆呼图壁河复合土工膜心墙堆石坝,采用三维土工格栅单元模拟复合土工膜与坝体结构面的相互作用,讨论了三维土工格栅单元的9大参数,选取其中必要的5大参数进行结构计算,得出了坝体和复合土工膜在施工完建期、蓄水期、蓄水期加8度地震工况下的应力变形规律。计算结果显示,复合土工膜在端部出现了应力集中现象。 (3)采用有限元方法研究土石坝复合土工膜防渗斜墙的抗滑稳定性。在分析复合土工膜防渗体抗滑稳定机理的基础之上,结合实际工程,进行复合土工膜防渗体的抗滑稳定计算。在计算中讨论了渗流计算的三种边界条件,针对复合土工膜斜墙坝这种新型的坝体,给出了符合这种坝型的渗流边界条件,并计算了复合土工膜坝的孔隙水压力,最后分析计算了坝体复合土工膜防渗体的抗滑稳定。 从计算结果可以得出,土石坝复合土工膜防渗体斜墙的临界滑动面近似为一个平面,该平面为坝体垫层与复合土工膜上界面的接触面。理论分析包括库区局部土工膜防渗体的抗裂研究和大面积土工膜防渗体的渗漏估算研究。对于库区局部土工膜防渗体的抗裂研究,首先分析了库区局部土工膜防渗体的抗裂机理,将土工膜的撕裂状态分为两种情况:复合土工膜未被架空状态的撕裂状态和土工膜被架空状态的撕裂状态。 分析两种状态下土工膜的受力情况,分别推导出符合两种状态的微分控制方程,同时分析了两种状态下撕裂强度的影响因素,得出了两个最主要的影响因素:土工膜本身的强度和垫层料的特性。两种土工膜抗裂力学模型的提出,有利于工程人员评价库盘土工膜防渗体的抗裂性能。对于大面积土工膜防渗体渗透系数的研究,首先将土工膜防渗体的渗透量分为土工膜的渗透量和渗漏量,并分析了大面积土工膜防渗体的渗透机理,提出了大面积土工膜防渗体渗漏量和渗透系数的计算方法,即利用区域水量平衡原理计算渗漏量,然后采用达西定律计算渗透系数,并结合工程实例,计算了土工膜破损孔洞影响下的土工膜防渗体的渗漏量和渗透系数。由于破损孔洞的影响,土工膜的渗透系数从最初的10-12cm/s~10-13cm/s下降为10-7cm/s~10-8cm/s,相对而言(铺设土工膜防渗体之前库盘的渗透系数为5.41×10-3cm/s~1.16×10-2cm/s),土工膜防渗体大大改善了库盘的渗漏问题。耐老化性能—防渗膜具有优秀的抗老化、抗紫外线、抗分解能力,可裸露使用,材料使用寿命达50-70年,为环境防渗提供很好的材料保证;抗植物根系—HDPE防渗膜具有优异抗穿刺能力,可以抵抗大部分植物根系;高机械强度—防渗膜具有良好机械强度,断裂拉伸强度28MP,断裂延伸率700% 在实际的工程计算中,库盘大面积土工膜防渗体的渗透系数可在10-8cm/s-10-7cm/s之间取值,来计算复合土工膜防渗体的渗漏量


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