白鹤滩大坝三维渗流场仿真与渗控效果评价

根据白鹤滩大坝工程及水文地质条件、渗控设计方案,建立了大型三维渗流仿真有限元模型,采用稳定渗流理论和排水孔精细化模拟方法,开展正常运行工况大坝渗流场仿真计算,研究大坝自由面、总水头、渗透坡降和渗漏量等渗流场分布特征,分析结构面的渗透稳定性。结果表明:坝基防渗帷幕能够有效阻隔库水从上游向下游的渗漏,有效截断可能存在的渗漏通道。排水孔幕能够有效降低周边自由面,排出坝基以及两岸坝肩处的渗漏水。层间错动带、断层与防渗帷幕和排水孔幕相交处出现较大渗透坡降,其余部位渗透坡降较小。渗控设计方案能够有效控制渗流场,防渗排水设施设计合理。     

土石围堰渗流场分析及稳定性评价

为了分析上游土石围堰防渗设施的布置方案及其阻渗效果,对设有防渗墙的土石围堰进行渗流计算,确定设计洪水期的堰体渗流场,并对防渗墙入岩深度、基岩、防渗墙渗透系数等进行敏感性分析:材料渗透系数的变化对渗透坡降的影响较大,其中防渗墙渗透系数改变后的影响最为显著。同时,运用瑞典法、Bishop、Janbu法计算各工况的围堰堰坡安全系数,其计算成果显示:各工况的堰坡稳定性符合一般规律;设计洪水期以及同时考虑与地震组合作用时,堰坡的稳定系数降低明显;如不考虑防渗措施,其围堰的稳定性系数还将降低更多,说明该工程的防渗设施是有效的。防渗墙的质量优劣对堰体渗流控制和安全稳定性起着重要的作用,在施工阶段一定要严格施工质量,保证工程的安全运行。     

深厚覆盖层地基防渗墙渗流分析

哇沿水库地处柴达木盆地,存在深厚覆盖层及较大隐伏断层等不利地质条件,透水性强,对工程存在不利影响。针对上述问题,采用防渗墙进行坝基防渗,应用有限元分析方法,对防渗墙合理深度及其底端位置进行了分析。结果表明:防渗墙深度对坝基渗流量控制及坝后出逸点水力坡降值影响较大;防渗墙底端置于两种材料交界面处时,底部水力坡降较大,因此悬挂式防渗墙要避免将底端置于两种材料交界面处,封闭式防渗墙要深入基岩,以避免较大的防渗墙底部水力坡降导致的局部冲蚀,保证防渗墙安全稳定的运行。该工程在满足渗透稳定性及大坝蓄水功能的前提下,兼顾防渗墙底端布置位置,建议采用70 m深悬挂式防渗墙。     

基于流固耦合的某水库垂直防渗墙合理深度的确定

基于比奥固结理论,借助ADINA流固耦合模块和Slope/w进行数值模拟,计算得出渗流参量、竖向位移、抗滑稳定安全系数,探讨土石坝坝基中防渗墙的合理深度.研究表明:防渗墙的贯入度为0.6时,渗流量小于0.01倍的河道多年平均来水量;出逸坡降和防渗墙底部渗透坡降皆小于允许渗透坡降;上、下游坝坡抗滑稳定安全系数皆大于最小抗滑稳定安全系数,位移量满足规范要求.因此,防渗墙的贯入度0.6为该水库防渗墙的最优深度.此外,当防渗墙底部接触基岩时,渗流通道极小,局部水头损失大,该水头损失叠加到防渗墙底部的水头差上防渗墙底部渗透坡降出现极大值,工程中防渗墙应嵌入基岩3～5 m.     

库水位变动对心墙坝渗流特性影响及防渗措施研究

渗透稳定是土石坝安全运行的关键问题之一,水位骤升骤降对土石坝坝体渗流场和渗透稳定有较大的影响;因此开展库水位变动对土石坝渗流特性影响的研究非常重要.目前已有很多对库水位骤降条件下土石坝的渗流特性的研究,并得出了很多具有参考价值的研究成果.但库水位骤升条件下土石坝的渗流特性同样具有研究价值,库水位骤升时,边坡土体由非饱和土变为饱和土,土体抗剪强度下降从而增加了边坡失稳的概率;本文结合某水库工程,采用二维有限元对粘土心墙坝在不同库水位条件下进行了渗流分析;并且结合工程除险加固技术对防渗措施开展了研究.得出了不同库水位条件下的坝体浸润线变化规律、渗透流量大小以及上下游坝坡渗透安全性变化规律,并结合工程除险加固技术,对不同防渗方案进行比选,确定了最优防渗方案.分析表明:库水位越低,坝体浸润线越低;相同防渗墙深度,库水位越高渗漏量越大;防渗墙深度越大渗漏量越小;不同库水位条件下,库水位越低,上游坝坡渗透稳定安全系数越小,下游安全系数则越大;库水位骤升条件下,库水位骤升速率越快,上游安全系数越大,下游安全系数越小.防渗墙深度对下游安全系数的影响要大于上游.     

西安市黑河水库左坝肩渗漏与防渗三维数值模拟研究

针对西安市黑河水库左坝肩渗漏这一重大工程实际问题展开研究与计算 .应用三维有限差分方法对左坝肩单薄山梁的初始渗流场、蓄水后的渗流场进行数值模拟 ,分析渗漏方式、计算相应的渗漏量 ,说明断层是集中渗漏通道 .同时 ,建立帷幕灌浆防渗仿真模型 ,模拟防渗帷幕对渗流场的作用效果 ,并对不同帷幕下限高程的帷幕方案的防渗效果进行对比择优 .计算结果对实际工程的决策与治理提供重要的依据     

混凝土重力坝坝基防渗帷幕作用的单因素分析

为找出混凝土重力坝坝基防渗帷幕深度、厚度、位置因素对防渗效果的影响规律,在渗流理论基础上借助Fluent软件用数值模拟法分析坝基渗流场.计算收敛后得出坝基稳定渗流场的等压线图、速度矢量图、压力及流速散点图,分析指出坝基帷幕防渗作用与其自身渗透性有关,帷幕深度对坝基扬压力影响较大,帷幕厚度主要影响坝基渗流量,帷幕位置只影...     

横泉水库工程防渗方案比选

针对横泉水库坝址区主要工程地质条件及存在的问题，对坝基及左岸古河道防渗方案进行了比较，确定了塑性混凝土防渗墙结合双排帷幕灌浆的防渗工程措施，较好地解决了坝址区存在的渗漏问题。     

混凝土面板堆石坝局部止水缝失效渗透稳定分析

混凝土面板堆石坝的防渗面板很容易失效,面板一旦失效对大坝的渗透速度、渗透流量以及渗透坡降产生重大影响,由于坝体工程地质条件往往比较复杂,需要研究恰当的计算方法。利用计算渗流的专业有限元软件SEEP-3D,结合工程实例,采用传统的数值计算方法,计算单一垂直缝不同位置失效的水头分布、渗透流量大小以及浸润线位置,并与解析解进行对比,结果发现渗透流量不符合渗透规律。鉴于此,在传统的数值计算方法基础上,提出一种新的数值计算方法,即在下游分别施加该失效缝位置处的水头边界,其计算结果与工程实际和解析解吻合很好。研究成果可以为混凝土面板堆石坝的防渗设计提供参考。     

岩溶地区的水电工程防渗研究综述

溶蚀岩层的防渗是我国水电工程、矿山工程和交通工程的重要难题之一。目前最主要的防渗手段是建造防渗墙和帷幕灌浆。论文介绍了岩溶地区防渗工作的重要性,分析了岩层渗流的原理,归纳了防渗墙和帷幕灌浆技术的发展,以期为相关工程提供参考。     

岷江某水库蓄水运行期进水口高边坡变形特征模拟研究

岷江某电站库区前期地质勘查资料表明,枢纽区地下水类型主要有第四系覆盖层孔隙性潜水和基岩裂隙水。水库蓄水后水位抬升127m,对条形山脊两侧边坡地下水渗流场产生较大的影响,不仅改变边坡地下水原有渗流场特征及其补、径、排条件,而且由此产生孔隙水压力,对边坡稳定性产生较大的影响。利用地质原型和开挖边坡地质-力学模型(GMD模型),建立水库蓄水过程中,条形山脊地下水的渗流模型及水岩作用模式。进一步考虑蓄水渗流场的变化,对不同蓄水位高边坡的稳定性进行了数值模拟研究,探讨蓄水过程中,条形山脊高边坡形变场特征及其稳定性状况。三维数值仿真显示,水库溢洪道进水口与EL.885m平台下方L11层位(EL.840~852m)与2#泄洪洞的洞脸边坡左上方(EL.833.59~847.50m),为大变形集中部位。水库进水口一侧边坡在库水位上升过程中,岩体的变形范围将随水位的增高逐渐扩大,量级呈递增趋势。受蓄水位的影响,水库进水口边坡的临江(Y方向)位移往山内方向顺层滑移还是朝山外倾倒拉裂不定,层间剪切错动带成为正负位移的"转换断层"效应。     

含施工裂缝隧道穿越段堤防渗流和稳定分析

某长江隧道穿越江北大堤,堤身出现施工贯穿式裂缝,且累计沉降较大。考虑长江大堤堤身不同深度施工裂缝对堤身渗透稳定及堤坡抗滑稳定的影响,建立隧道穿越段大堤渗流有限元模型和边坡稳定分析模型,采用饱和-非饱和渗流有限元法和瑞典圆弧法,计算分析历史最高水位条件下不同深度裂缝堤防的渗流性态和堤坡稳定性。计算结果表明:深层搅拌桩对堤防渗流和稳定均有利;贯穿式裂缝对裂缝周围地层的渗流场影响较大,但当裂缝深度小于8.5 m时,堤身与堤基的最大渗透坡降分别为0.206和0.181,均小于相应材料的允许渗透坡降值,堤防渗透稳定能满足要求;贯穿式裂缝位置和深度对堤坡稳定影响显著,当裂缝深度为8.5 m时,两个不同裂缝位置的堤防抗滑稳定安全系数分别为2.419和1.844,当裂缝深度小于8.5 m时,经过深层搅拌桩加固处理后,堤坡稳定能满足要求。     

渗流作用下花岗岩类土质路堑边坡稳定性分析

以南厦高速公路K36+600～+700段类土质路堑边坡为例,采用Slide软件对其是否考虑渗流工况下的边坡稳定性进行定量计算对比,评估其治理措施效果,并进一步对边坡渗流敏感性进行分析.研究表明:①考虑渗流作用的边坡稳定安全系数Fs=0.963比不考虑渗流的Fs=1.252低了0.289,说明渗流对边坡的稳定性非常不利;②加固处治后,边坡的稳定安全系数只提高了0.128,边坡仍处于欠稳定状态;而后增加排水工程,边坡安全系数提高了0.232,体现地下水对边坡稳定性影响明显,排水工程十分必要;③在不同水位下,考虑加固与排水工程前后的边坡稳定性对比结果表明:安全系数与水力梯度成反比,水位越低,安全系数越高,边坡越稳定.     

龙羊峡大坝同位素示踪方法探测渗流场研究

论述出同位素及天然示踪方法探测大坝渗流场的基本原理与试验方法,通过夏季与冬委两次不同水位条件下对龙羊峡大坝进行的同位素综合示踪探测,已初步查清了南北大山水沟水蓄水池的渗流及工业用水补给是造成左岸地下水位偏高的主要原因;综合示踪试验发现顺河断层Ｆ５７存在罗为严重的河水渗,该渗漏造成左岸地下水位的壅高,阻碍了左岸边坡水的排泄;Ｇ４劈理带的渗漏不是引起左岸地下水位偏高的主要原因;跨河断层Ｆ１８,Ｆ７１,     

顺倾软岩边坡稳定性分析与防治

 为了对露天矿顺倾软岩边坡稳定性进行科学的评价,以大唐胜利东二号露天矿为工程背景,基于岩体结构控制论、极限平衡理论,研究边坡煤岩体内赋存的顺倾弱层和大断层对软岩边坡的稳定性影响。通过对监测数据的整理分析,并应用自行研发的极限平衡软件定量分析了采场南帮边坡的滑坡模式、滑坡机制。结果表明,现状边坡由西向东稳定性下降,并且存在顺倾弱层,揭露的弱层若受到断层切割作用时,易发生平面楔形滑动;若未受到断层的切割作用时,易发生以弱层为底界面的切层-顺层滑动。采场南帮边坡潜在滑坡模式是以6煤层底板附近的顺倾弱层为底部界面的平面楔形滑动;F68断层是滑移体的侧边界,断层下盘相对稳定。     

持续强降雨引发水位耦合变化条件下堤防渗流及稳定性分析

针对江、河、湖泊土质堤防工程在持续强降雨下会导致堤前水位显著变化而可能引发堤防安全隐患,采用水-气二相非饱和渗流模型对堤防进行降雨入渗和堤前水位变化耦合条件下的饱和-非饱和渗流分析。分别开展降雨入渗、堤前水位上升及持续强降雨耦合堤前水位上升过程的非稳定渗流有限元仿真分析。在此基础上对堤坡进行抗滑稳定分析,同时考察堤前水位变化及降雨过程中气相和基质吸力对堤坡稳定性的影响。计算结果表明:与单纯的降雨和水位上升相比,降雨耦合堤前水位上升会使堤身渗流及堤坡抗滑稳定性呈现较复杂的变化特性;考虑气相和基质吸力在一定程度上对堤坡稳定分析结果有利。     

The Influence of Water Level Change in Slope Stability of Earth Dam

The analysis of seepage flow and slope stability to earth dam in water level change is performed. FEM is used to analyzing the influence of percolation and the results including the pore water head of any point, seepage discharge and so on are obtained. The method of slices is introduced to calculating the slope stability of the earth dam. Through an example it is separately discussed the influence of seepage flow when water level is changed in earth dam slope and the effects of percolation in the stability of the earth dam slope. Some helpful conclusions are gained.This can be making the best of the tow methods and the results can be used in engineering for reference.     

非稳定渗流作用的岩体边坡稳定非连续变形分析

建立了分析边坡非稳定渗流场的有限元模型;考虑库水位降落的非稳定渗流的影响,应用非连续变形分析方法分析了岩体边坡的变形规律,并确定了边坡断层的极限内摩擦角;利用传统安全系数的概念,分析了某水库水位降落时边坡的稳定性,得到了该边坡稳定安全系数随库水位降速的变化关系.结果表明,在现行水库运用方式下该边坡是稳定的.     

白鹤滩库区小江碎石土岸坡库水作用稳定性规律分析

水库蓄水是导致山区水库的地质灾害频发的主要原因之一。通过现场调查、物理力学性质试验和数值模拟分析对白鹤滩库区小江碎石土岸坡的蓄水稳定性进行了研究。研究结果表明:在库水上升阶段坡体内浸润线呈“内凹”状,库水快速下降阶段坡体浸润线呈“外凸”状,坡体内部渗流场始终处于不断调整状态,但浸润线变化始终滞后于库水位的变化。在库水上升阶段,岸坡受到向坡内的渗透压力、容重增加及土体浸泡软化等因素影响,岸坡稳定性相比于天然状态略有降低。在水位下降阶段,土体因受到长时间的浸泡软化作用,抗剪强度已经降低,而坡体因渗流作用产生的指向坡外的渗透压力又会增加岸坡的下滑力,降低岸坡的稳定性,使岸坡失稳破坏。     

持续暴雨作用下排土场层状碎石土边坡稳定性

为了研究排土场层状碎石土边坡在持续暴雨条件下的入渗过程及稳定性,推导了土体天然含水率、天然重度与天然体积含水量的换算公式,作为快速确定边坡土体初始基质吸力分布的依据。建立算例排土场有限元分析模型,进行降雨条件下饱和-非饱和渗流、孔压-应力耦合以及边坡稳定分析。结果表明：持续暴雨作用下排土场会在透水性最强的边坡浅层形成集中渗流通道,当坡底存在弱透水性土层时会切断渗流通道,导致雨水从坡脚涌出;排土场边坡位移在降雨期间不断增长,但增长速度越来越慢,雨后边坡位移立即开始减小;降雨初期边坡稳定性系数下降较快,边坡浅层渗流稳定后基本保持不变,雨后缓慢增大。排土场层状碎石土边坡在持续暴雨作用下容易在降雨中后期失稳。