【摘 要】
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高聚物防渗墙是一种针对土质堤坝的防渗加固技术,具有施工快捷、防渗性能好和力学性能优良等诸多优点,因而得到了广泛的应用。但由于防渗墙材料与土体特性不同,荷载作用下的材料界面往往是结构的“薄弱环节”,在荷载作用下必然会发生两种材料的变形差异,而堤坝坝顶往往兼具交通承载功能,交通荷载影响下会进一步加剧这种变形差异,可能会使材料界面产生裂缝,导致堤坝挡水功能不能充分发挥,安全受到威胁,故而对高聚物与堤坝土
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高聚物防渗墙是一种针对土质堤坝的防渗加固技术,具有施工快捷、防渗性能好和力学性能优良等诸多优点,因而得到了广泛的应用。但由于防渗墙材料与土体特性不同,荷载作用下的材料界面往往是结构的“薄弱环节”,在荷载作用下必然会发生两种材料的变形差异,而堤坝坝顶往往兼具交通承载功能,交通荷载影响下会进一步加剧这种变形差异,可能会使材料界面产生裂缝,导致堤坝挡水功能不能充分发挥,安全受到威胁,故而对高聚物与堤坝土体间变形协调特性的研究十分必要。本文针对交通荷载作用下的高聚物防渗墙与堤坝变形协调特性进行研究,完成主要工作如下:1、建立了交通荷载作用下考虑渗流与应力耦合的堤坝三维有限元模型,从变形协调的角度,对高聚物防渗墙、塑性混凝土防渗墙和刚性混凝土防渗墙进行了对比,分析了不同材料防渗墙与堤坝土体在材料界面间的变位差、墙体MIS应力等指标的沿墙分布规律,得出了高聚物防渗墙在与堤坝协调变形方面的性能优于混凝土防渗墙的结论。2、以坝顶行车的荷载幅值、行车速度和行车位置为研究因素,对堤坝变形协调特性进行了单因素影响分析,得出了单个交通荷载因素改变时,高聚物防渗墙与堤坝土体间变形协调特性的变化规律。结果表明,影响较小的交通荷载形式应该是低轴载的车辆在防渗墙正上方处尽可能地快速通过。3、基于正交试验法,以坝顶行车的荷载幅值、行车速度和行车位置为研究因素,以墙体MIS应力、材料界面变位差、材料界面脱空、墙体沉降为指标进行了敏感性分析。结果表明,堤顶上作用的交通荷载对堤坝变形协调特性的影响主要体现在墙体MIS应力以及材料界面变位差这两个指标上,材料界面脱空和墙体沉降对交通荷载的敏感性较低。4、基于多目标优化方法,对交通荷载作用下的高聚物防渗墙进行了密度优化设计,设计了综合考虑强度控制、变形协调、变形安全以及工程费用等因素的5个权重方案。基于现阶段施工技术限制,在交通荷载作用下的土质堤坝高聚物防渗墙最终优化密度范围为0.125～0.198 g/cm~3。
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