透水底板破坏模式研究

马永磊

随着对高坝下游防护工程的研究不断深入和对一些水利工程破坏的实例分析，水垫塘稳定性的研究逐渐从“被动防护”模式向“主动防护”模式转变。哈焕文[1]通过试验研究了透水护坦的水力学特性，表明在护坦范围内设置排水孔，当透水面积与护坦面积（开孔率）为5%到8%时，可以有效降低脉动荷载。张少济[2]等对透水底板脉动压力特性试验表明，底板开孔相当于缩小了板块的有效尺度。增设透水孔之后，不仅可以及时的将底板下表面的水排出，减小了上举力，加强了水流的相互均化作用，起到了类似于调压井的作用。文献[3]研究透水底板的水动力荷载特性，得到了透水底板相对于不透水水底板更安全的结论，李琳[4]在文中对平底板的局部稳定安全系数的讨论，对于研究透水底板的破坏模式具有借鉴意义。本文利用ANSYS建立三维非线性接触有限元模型，通过非线性静力计算与动力计算分析，研究透水底板可能的破坏模式，对于工程建设、优化透水底板的体型、水垫塘安全等提供参考。

1 计算荷载组合与数值模型

本文选定的计算荷载主要依据[5]为《SL253-2000溢洪道设计规范》，同时考虑到结构的安全稳定，工程的经济以及方便施工。

主要研究荷载：①结构自重。②静水压力。平底板静水压力为直线分布的均布荷载。③扬压力。考虑到底板下表面的抽排以及防渗帷幕与排水孔，当排水良好时，折减系数取0～0.1之间；排水正常时扬压力可取0.064倍水头，排水时效时，扬压力取0.1倍水头[5]。……