Page 126 - 水利学报2021年第52卷第2期

力，这也是中部坝基防渗墙容易产生压缩破坏的主要原因。此外，由图 10（a）可知，覆盖层与塑性混
凝土防渗墙的相对沉降只有 1 ~ 2，说明由于塑性混凝土弹性模量较小，塑性混凝土防渗墙可以与相
邻土体保持较为一致的变形。防渗墙和相邻土体共同承载上部垂直土压力。与常态混凝土防渗墙相
比，作用在塑性混凝土防渗墙上的摩阻力将显著减小。图 10（b）表明覆盖层与中部和上游坝基防渗墙
的相对沉降均随着地基变形模量的增加呈现减小的趋势，其中中部坝基防渗墙相对沉降较上游坝基
防渗墙总体较大，相对沉降随着地基变形模量增加而减小的趋势也更加明显。防渗墙和覆盖层的相
对刚度可以通过两者的相对位移显著影响防渗墙承受的摩阻力。地基变形模量越大越有利于改善防
渗墙的受力状态。
下面对覆盖层变形特性对防渗墙力学性状的影响开展进一步分析。图 11 为中部坝基防渗墙蓄水
期顶部最大沉降与覆盖层变形模量的相关关系。随
着覆盖层地基变形模量的增加，防渗墙顶部沉降呈
现减小的趋势。L 强度地基中防渗墙的归一化顶部
沉降平均为 MH 强度地基中防渗墙沉降的 2.9 倍。当
覆盖层和防渗墙的相对刚度较小时，两者产生较小
的相对沉降，进而可以减小防渗墙承受的摩阻力，
使防渗墙产生较小的沉降变形。郦能惠 ［19］ 通过数值
计算分析覆盖层地基变形特性对面板堆石坝防渗墙
力学性状的影响，结果发现覆盖层的变形模型直接
影响防渗墙变形性状，变形性状与覆盖层变形模型
呈现反比例关系，覆盖层刚度的提高有助于改善防 图 11 中部坝基防渗墙蓄水期顶部最大沉降
与覆盖层变形模量的相关关系
渗墙的应力状态。上述结果表明，防渗墙和覆盖层
的相对刚度对防渗墙的力学性状具有一定影响。实际工程修建防渗墙之前往往需要对覆盖层进行密
实处理，使地基变形模量达到一定的要求，此时不同地基变形模量差异并不突出，削弱了地基变形
特性对防渗墙力学特性的影响。

5 混凝土防渗墙应力分析

为分析防渗墙的应力分布规律，本文收集若干防渗墙实例蓄水期实测垂直应力分布（图 12）。图中
表明，大部分防渗墙承受的垂直应力为压应力，中
部坝基防渗墙的垂直应力明显大于上游坝基防渗
墙。下板地防渗墙垂直应力较小，主要因其采用的
是塑性混凝土。塑性混凝土防渗墙的垂直应力一般
［19］
只有常规混凝土防渗墙的 1/10 ~ 1/15 。由图 12 可
知 ， 垂 直 应 力 从 防 渗 墙 顶 部 到 某 一 深 度 逐 渐 增
加，之后向底部逐渐减小。上游坝基防渗墙和中
部坝基防渗墙的最大垂直应力大约为 5 ~ 20 MPa 和
15 ~ 25 MPa，最大值主要发生在防渗墙顶部以下
0.6 ~ 0.9 倍防渗墙深度位置。其原因是，防渗墙承
受的摩阻力沿着深度方向逐渐累积增加，到中性
点位置附近承受的垂直荷载达到最大，引起较大
的垂直应力。河谷形状对最大应力位置有一定影
响。由实例结果可知，V 型河谷中大部分垂直荷载
通过河谷传递给两岸，致使防渗墙底部承受的压 图 12 若干防渗墙实例蓄水期下游面中间测
力 减 小 ， 最 大 垂 直 应 力 的 位 置 向 上 移 动 。 同 时 ， 线实测垂直应力分布（拉应力为正）

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