壩基混凝土防滲墻損傷開裂數值模擬研究

祁偉強 張 高 李秀文

(1.中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081；2.中國水利水電科學研究院，北京 100038)

混凝土防滲墻不僅能適應各種構造型式的壩體，也能適應各種復雜壩基，并具有抗滲性能強、運行安全可靠、后遺癥少、使用壽命長等優點，在水利水電工程中得到了廣泛應用，發揮了良好的效益[1]。防滲墻的安全性通常是整個工程安危的主要控制因素之一，而且防滲墻本身也存在著一些缺點，因此，如果防滲墻設計不當，不能充分考慮到墻體的受力狀況，那么防滲墻在豎向荷載和水平荷載的作用下，其所受應力很有可能超過防滲墻所用材料的抗壓強度或者抗拉強度，從而導致裂縫的產生。裂縫[2-5]，尤其是貫穿裂縫一旦產生，防滲墻的防滲功能就急劇下降，整個壩體就很容易發生管涌、流土等水力破壞，威脅到大壩的安全。所以混凝土防滲墻對土石壩的安全是至關重要的，一旦失事，土石壩會出現嚴重的安全隱患。

目前對防滲墻開裂情況的研究較少[6-8]。由于壩基不均勻沉降、地震等因素，高土石壩壩基混凝土防滲墻可能會產生規模不等的裂縫，這樣勢必會對壩基的滲流和穩定產生嚴重的影響，甚至會威脅整個工程的安全。但是目前對此研究的較少，且研究結果相差較大。本文采用Bathe本構模型和D-P Cap模型對壩基防滲墻的損傷開裂特征進行研究，并結合部分實測資料進行對比。

1 本構模型

1.1 Bahte本構模型

該混凝土模型的基本特征包括[9]：