修建水利工程是解决岩溶山区季节性缺水问题的有效途径之一,但岩溶漏斗库底渗漏问题是必须首先解决的关键科技问题,也是岩溶山区修建水库的难点所在。本文依托重庆市技术创新与应用示范项目“岩溶漏斗底部适宜性封堵成库技术与工程示范”(编号:cstc2018jscx-msybX0328),以重庆市彭水县茨竹湾水库工程为背景,针对工程区的岩溶漏斗地形地貌及地质构造特征,提出了岩溶漏斗封堵壳型结构。基于薄壳理论,结合数值模拟,开展壳型结构承载特性研究。主要研究工作及结论如下:(1)参考拱坝的几何描述方法,建立了岩溶漏斗椭圆壳体长短轴方向断面的几何方程,根据中心角及跨度确定其断面方程的方法;根据零高斯曲率筒型壳体薄膜内力方程,推算了适用于岩溶旋转椭球壳体薄膜内力方程,并在对称荷载下进行简化。(2)岩溶漏斗壳型结构断面敏感性分析。使用MIDAS/GTS NX对岩溶漏斗椭圆壳体二维长短轴断面进行了有关中心角,厚度,与基岩角的结构敏感性分析,对于中心角而言,60°~110°范围内,越大的中心角对结构应力变形是有利的;整体增厚的壳体对于应力变形不利;对于岩体接触角而言,在30°到60°范围内,40°到50°对整体结构稳定最有利。(3)不同长短轴比例下岩溶漏斗壳型结构三维敏感性分析。对4种不同长短轴比例的岩溶漏斗壳型封堵结构进行了三维有限元计算,结合岩溶旋转椭圆壳体薄膜内力方程推算应力范围。对于短轴方向,壳体都是受压应力控制;对于长轴方向,当中心角半角角度超过51°56′时,压应力就会变成拉应力,此结果比数模计算得到的拉应力区小10°左右,原因应该是理论计算中没有考虑到弯曲应力导致。因此,壳体中部是压缩状态,最大沉降出现在中心位置;最大拉应力出现在长轴端部。(4)针对茨竹湾水库工程实例中结构内力影响因素分析。在工程实例中,根据实际地形建立三维模型,在上述研究基础上对不同方案结构进行优化。结果发现,模型短轴断面中心角分别为90°、100°和110°时,拉应力与压应力随着角度增大而减小;加大壳体端部厚度对降低拉应力效果明显;30°漏斗切割角与45°漏斗切割角压应力都能满足设计要求,但在此工程模型中30°切割角产生的拉应力更小。并使用等效应力法对结果进行处理,得到的计算结果能够满足设计要求。