流固耦合的多元結構深厚覆蓋層透水地基的力學特性

王正成+毛海濤+龍順江+姜海波+張如意

摘要：深厚覆蓋層多元結構壩基在滲流過程中各土層力學差異明顯，分析時關注的具體問題也不盡相同，需要深入研究。基于比奧固結理論，考慮土體的非線性流變以及土體固結變形過程中孔隙度、滲透系數、彈性模量及泊松比的變化；借助ADINA流固耦合模塊來模擬西藏達嘎水電站壩基滲流場與應力場耦合過程，分析各層力學特性及相互作用。研究表明，透水性較強的表層土體是滲流主要通道，也是滲流進出區和沉降變形體現區，應在上游采取措施提高其壓縮模量，下游區域增設反濾層和排水設施；壩基中的粉細砂層是壩基沉降的主要原因，對壩基沉降起主導作用，同時應注意其液化特性對壩基的不利影響；壩基中的承壓含水土層對下游上部結構產生向上頂托力，若位置較深，則破壞性較小；壩基深部土層對整個壩基的滲流破壞影響較小，但對沉降和滲流量的影響不可忽視；表層砂卵礫石層和粉細砂層的滲透系數相差較小時，土層間不會發生接觸沖刷。此外，還發現壩基孔隙水壓力在快速衰減階段被消散，期間土體固結較快。垂直防滲墻能有效降低滲透坡降和滲流量，將壩基沉降變形控制在防滲墻上游區域，但上游壩基變形對防滲墻產生較大的水平推力，應加大防滲墻尺寸或者采用輔助滲控措施。

關鍵詞：深厚覆蓋層；粉細砂層；力學特性；流固耦合；多元結構；沉降

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