[發明專利]土石壩心墻厚度的計算方法、心墻厚度設計值的確定方法及介質材料滲流流量的計算方法

在審

• 申請號: 202110357577.8
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN113032883A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 梁軍;王小雷;楊燕偉
• 申請（專利權）人: 梁軍
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;E02B7/06
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李林

本發明公開了土石壩非天然防滲材料心墻厚度的理論計算方法、心墻厚度設計值的確定方法及介質材料滲流流量的計算方法，土石壩心墻厚度的理論計算方法如下：式中：更為全面的考慮了各種材料和水庫特征水位的影響，根據上述方法計算得到的理論值，然后結合壩工設計和施工條件與施工水平，確定心墻厚度的設計值，對實際修筑過程具有重要的參考性作用，大大地減小了防滲結構破壞的可能性以及節約了心墻的建造成本。

技術領域

本發明涉及土石壩中心墻技術領域，具體涉及一種土石壩中介質材料滲流流量的計算方法，以及一種土石壩內置非天然防滲材料心墻厚度的計算方法、一種土石壩內置非天然防滲材料心墻厚度設計值的確定方法。

背景技術

土石壩是一種古老的壩型。無論土石壩的設計還是施工建造，都應滿足兩大基本技術準則，一是穩定，就是保證壩體安全可靠，不會因滑坡失稱穩而產生事故；二是防滲，主要是能夠蓄住水成為水庫并保證不會因為滲漏而產生潰壩災害，所以防滲體是土石壩的關鍵所在。

土石壩的現代發展主要體現在兩個方面：一是所用筑壩材料和壩體結構的變革，二是相應的計算分析方法的進步。目前，從世界范圍來看，土石壩的防滲材料就相當于是土石壩結構中的“芯片”，起著關鍵的作用，傳統的黏土或碎石土作為防滲材料將逐步被瀝青混凝土或鋼筋混凝土所代替，諸如黏土或碎石土稱之為天然防滲料，相對應的人工防滲料稱之為非天然防滲材料，這里所指的非天然防滲材料是指隨著社會經濟發展和人類科技進步，人造材料或基于原材料的加工材料用于土石壩防滲體的設計與施工，這種材料經濟可靠安全環保，是一種工程發展與變革方向。非天然防滲材料一般指混凝土材料或基于混凝土和其他材料的復合材料，如瀝青混凝土、塑性混凝土等。相對于天然防滲材料修建的土石壩如礫質土心墻堆石壩也將逐步被非天然防滲材料修建的土石壩如瀝青混凝土心墻或增強體混凝土心墻所代替。這是社會發展趨勢，也是土石壩安全運行的需要。

我國修建瀝青混凝土壩最早始于1973年吉林省安圖縣的白河水庫，采用澆筑式瀝青混凝土，白河瀝青混凝土心墻土石壩分主墻和副墻，主墻厚度15cm，副厚度40cm。隨后這種壩型在國內長足發展。至今，我國修建瀝青混凝土心墻土石壩已達300多座，最大壩高超過250m，瀝青心墻的厚度一般在15——60cm之間。事實上，瀝青心墻的厚度一直是憑經驗的，沒有一個統一的計算公式，比如：

1，《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》SL501-2010之6.2.3規定：瀝青混凝土心墻的厚度可根據壩高、工程級別、抗震要求和施工條件等選定。心墻底部最大厚度(不含擴大段)宜為壩高的1/110～1/70。心墻厚度宜采用漸變式或階梯式。心墻頂部的最小厚度不宜小于40cm。

Feiner、Lehner于1976年建議，中等壩高的瀝青心墻厚度取60-80cm，高壩為最厚不超過100cm。

Haug建議瀝青心墻土石壩的瀝青心墻厚度按d＝h/100≥60cm計算，其中，h為最大水頭，cm；d為心墻厚度，cm。

或者，進一步的，許多壩工專家(如日本)提出如下的一個計算瀝青心墻或混凝土心墻厚度的一般公式：

d＝h/J (1-1)

式中，h為最大作用水頭，cm；

J為心墻材料(如瀝青、或混凝土)的允許水力坡降，一般J取80-100。

上式表達了心墻厚度與作用水頭和材料的水力特性有關，而與其它因素無關。

2，另外，我國電口《土石壩瀝青混凝土面板和心墻設計規范》DL/T 5411—2009中關于心墻尺寸，8.0.2條規定：瀝青混凝土心墻頂部的厚度不宜小于40cm，心墻底部的厚度宜為1/70～1/130……與水口規范SL501-2010有所不同。7.2.2規定：瀝青混凝土心墻的厚度可根據壩高、工程級別、瀝青混凝土的流變特性、施工要求、當地氣溫和抗震要求等條件選定。心墻厚度宜為壩高的1/100，頂部,最小厚度不宜小于20cm。