堆石坝坝肩岸坡段防渗墙地震反应规律

摘 要：以某堆石坝工程为背景，采用基于子模型法的三维非线性有限元 ツ对其右岸岸坡段防渗墙进行地震反应规律研究，采用薄层单元模拟各种接触面，坝体材料及覆盖层采用Hardin-Drnevich本构模型，分析得到岸坡段防渗墙与坝基防渗墙地震动力反应规律有较大差异。设计地震对岸坡段防渗墙的运行状态影响较大，考虑岸坡段防渗墙的抗震安全性是非常必要的。

关键词：岸坡段防渗墙 堆石坝 动力反应 子模型法

混凝土防渗墙是深厚覆盖层坝基上比较有效和经济的垂直防渗设施，诸多学者对坝基防渗墙的应力变形状态进行了深入探讨，但对岸坡段防渗墙应力变形状态研究较少。岸坡段防渗墙是对两岸坝肩覆盖层进行防渗处理的主要措施，其结构形式与坝基防渗墙差别较大，导致两者应力变形分布规律有较大差异。

某沥青混凝土心墙堆石坝最大坝高91.5m，坝址处河道基本顺直，河谷呈较为对称的“V”型。在坝轴线附近，现代河床位于河谷右岸，覆盖层厚35m～85m；左岸坝轴线处基岩裸露，ม右岸坡面局部见基岩出露，其余坡面则被第四系崩、坡积及泥石流混合堆积块、碎石夹粘土所覆盖，厚度18m～50m。场地地震基本烈度为7度。本文采用子模型技术对该沥青堆石坝岸坡段防渗墙进行了精细模拟，在三维非线性静力分析基础上，基于时程法对岸坡段防渗墙进行了地震动力计算分析，以揭示岸坡段防渗墙的静动力℉特性，从而对抗震安全性作出正确评价并为同类工程提供参考。

计算模型

综合考虑坝址地区地质构造、潜在震源震级及震中距等因素，动ツ力计算中选取Taft三向地震波进行分析。工程区地震动峰值加速度为0.15g，震动反应谱特征周期为0.45 s。

计算结果分析

1、岸坡段防渗墙加速度反应

图2（a）为岸坡段防渗墙顶部加速度包络值分布曲线。在Taft波作用下，三个方向加速度反应由右侧向左侧逐渐增大，由于岸坡段防渗墙位置较坝基防渗墙高，但其位于右岸坝肩覆盖层中，故加速度反应较坝基防渗墙大且较沥青混凝土心墙小。

2、岸坡段防渗墙动力变形

图2（b）为岸坡段防渗墙顶部动位移包络值分布；由图可知，动位移反应由墙右侧到左侧逐渐增大，在防渗墙左侧墙顶附近动位移反应最大；由于河床中央坝体的沉降变形，将岸坡段防渗墙向河床中央拖拽，使得防渗墙整体有向左岸变形的趋势。

3、岸坡段防渗墙地震动应力

结论

堆石坝岸坡段防渗墙位于右岸坝肩，动力反应较坝基防渗墙大。在Taft地震波作用下，加速度反应由防渗墙右侧向左侧逐渐增大，这与坝基防渗墙动力反应在河床中央最大的规律不同✫。

由于河床中央坝体的沉降变形，将岸坡段防渗墙向河床中央拖拽，使得防渗墙整体有向左岸变形的趋势，与坝基防渗墙横河向位移向河床中央收缩变形的规律不同。

动静叠加后，本工程案例中岸坡段防渗墙横河向拉应力超过C40混凝土抗拉强度的区域相对于静力工况增大，横河向最大拉应力较静力工况增幅达50.6%，局部区域增幅可达146%，因此应加强岸坡段防渗墙上部的配筋，并预埋灌浆管，以便于裂缝发生后进行灌浆封堵。