徐 晗,陈 云,饶锡保,潘家军

(长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉 430010)

高土石围堰复合土工膜防渗三维有限元分析

徐 晗,陈 云,饶锡保,潘家军

(长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉 430010)

如何在三维有限元计算中反映复合土工膜的力学特性是亟待解决的技术难题。总结了现有的土工膜数值模拟方法，在三维有限元计算中采用薄膜单元来模拟土工膜，建立了某高65 m的高土石围堰土工膜防渗三维有限元模型，土工膜与上、下游坝料接触部位均设置接触。为模拟施工填筑与蓄水全过程，分别计算了土工膜边界柔性约束与刚性约束2种工况。结果表明:薄膜单元较好地反映了土工膜柔性抗拉材料的力学特性，能适应三维有限元数值模拟中常用的分步填筑施工模拟法，且后处理中能直接展示土工膜的位移、应力云图，具有方便高效的特点；土工膜边界柔性约束位移分布均与刚性约束相同，只是最大主应力及拉应力分布区域略小于刚性约束，计算结果符合土石坝工程的一般规律。

复合土工膜；薄膜单元；三维有限元；高土石围堰；变形特性

1 研究背景

复合土工膜(简称土工膜)具有防渗效果好、铺设方便等优点，可铺设在坝体上游作斜墙或在土石坝中间作心墙，已广泛应用于水利工程建设中[1-2]。防渗体系是土石坝工程的生命线，如果土工膜拉裂或拉断，将给整个工程的防渗带来安全隐患。现有规范[3]规定，高……