爆破堆石坝复合土工膜防渗体缺陷下GPR检测和数值模拟研究

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复合土工膜作为防渗体在水利建设中得到了广泛的应用,其防渗效果明显,且在造价和施工等方面也具有明显优势。在高水头作用下,随着坝体高度的增加,复合土工膜的防渗面积明显增大,在施工和防渗过程中,相应的复合土工膜容易发生破损,易出现各类缺陷现象,降低了复合土工膜的防渗效果。土工膜缺陷导致水体通过缺陷进入到坝体造成渗流问题,从而影响坝体安全稳定性。因此研究土工膜缺陷渗漏对坝体渗流的影响极为重要,对大坝防渗措施的实施有着重要作用。本文对于堆石坝水库运行中复合土工膜存在的缺陷工况,先进行地质雷达现场检测,采用与数值模拟相结合的方法进行研究,并结合监测数据分析研究了堆石坝水库坝体渗流特性。得出以下结论:(1)应用地质雷达进行现场检测,检测发现大坝坝顶处存在多处局部渗漏现象,渗漏部位主要分布在复合土工膜防渗体下部。土工膜下部堆石体产生不均匀沉降,导致拉应力状态发生改变,拉应力过大引起复合土工膜防渗体产生裂缝,从而造成渗漏现象。(2)建立堆石坝水库复合土工膜缺陷渗漏数值模型,分别对土工膜缺陷尺寸、缺陷位置、缺陷个数和缺陷间距等工况进行计算分析对坝体渗流的影响。依据渗流量计算得出,存在单个缺陷时,坝坡上缺陷高度对渗流影响较大,坝底缺陷位置和缺陷尺寸对坝体渗流影响较小;存在多个缺陷时,缺陷个数对坝体渗流产生较大影响,缺陷间距对坝体渗流产生的影响较小。(3)依据监测数据分析,复合土工膜防渗体多个测点处渗压计水位与上游库水位接近且不存在滞后性,究其原因为复合土工膜可能因施工、运行、老化等因素存在局部渗漏,造成渗漏现象。针对复合土工膜缺陷下坝体渗流分析,建立数值模型。通过对三个断面设置不同水位的工况进行比对,分析了坝体浸润线的变化规律,实测浸润线均高于采用设计参数计算得到的浸润线,不同水头情况下,实测浸润线变化较大,对坝体渗漏流量的影响较大。复合土工膜的渗透系数变大后,实测浸润线相应变高,导致坝体稳定性变低,复合土工膜缺陷的存在,对大坝部分的渗流特性也有所影响。
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