中、小型土石坝渗流场三维有限元分析方法及应用

针对中、小土石坝工程的特点以及存在渗流安全的问题,采用改进的节点虚流量法,得到求解土石坝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序.依托某土石坝工程,建立三维有限元渗流场计算模型,对正常蓄水时该坝坝体和坝基的渗流场进行了仿真计算,得到了相应的水头分布、浸润线以及渗漏量,并对该坝设计防渗体系下坝区渗流场规律和特点进行了分析.结果表明,该方法对中、低土石坝渗流溢出点和浸润线定位合理、准确,能够很好地模拟坝区渗流场规律,可为中、低土石坝的渗流安全评价提供参考.     

深覆盖层上建土石坝研究与实践

深覆盖层上建土石坝已成为一种趋势,依据国内外具体的工程实例,总结归纳了深覆盖层上建土石坝存在的主要问题,并就渗漏和渗透稳定问题作了具体的分析.对于混凝土防渗墙防渗形式,应用了Fortran语言编制的饱和土二维渗流分析程序进行了渗流计算,计算结果表明其防渗效果良好.     

基于饱和-非饱和理论的某土石坝渗流及坝坡稳定分析

土石坝的渗流场实际上是由饱和与非饱和渗流组成的统一体,而在实际工程中一般只考虑饱和渗流,这就使得计算结果与实际有所偏差.基于Geo-studio软件的seep/w和slop/w模块,以某土石坝为研究对象,对仅考虑饱和渗流与考虑饱和-非饱和渗流对坝体渗流及坝坡稳定的影响进行比较分析.研究结果表明:考虑饱和-非饱和渗流情况下的浸润线位置相较单纯考虑饱和渗流情况下的高,坝体渗流量有所增加,最大渗透比降相对较小,渗透稳定性较好;但与此同时,在渗流计算基础上用极限平衡法求得的结果显示前者稳定系数较小,基于规范规定的饱和渗流计算获得的坝体稳定系数偏于不安全.     

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.     

高土石坝稳定-非稳定渗流有限元分析

在心墙土石坝设计中,心墙是坝体的防渗部分,它对坝的稳定起着至关重要的作用.结合工程的实际情况,考虑非饱和区的影响,在不同心墙体积的情况下,分别对其进行渗流计算分析,探讨渗流场的分布情况和自由面的变化规律,为大坝结构设计和施工提供基础资料和参考依据.     

三种模型在浙江省土石坝填筑土土水特征曲线中适用性研究

土石坝是由饱和与非饱和渗流区组成的统一体,渗流问题是影响土石坝运行安全的关键因素之一.土水特征曲线(SWCC)是非饱和渗流数值模拟的重要基础.浙江省土石坝众多,对其填筑土持水性研究具有重要意义.确定一个合适的模型来描述填筑土的SWCC是研究的基础.通过压力板仪,对3种浙江省土石坝典型填筑土进行持水试验,选取VG、FX和MX模型对试验数据进行拟合,并对拟合结果进行分析.结果表明,VG模型并不适用于土石坝填筑土,FX和MK模型均取得了较好的效果,FX模型在适用性和普遍性上更好.     

某心墙堆石坝二维平面有限元渗流分析

渗流问题是影响土石坝安全最为重要的因素,因而渗流问题的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文结合土石坝相关理论和计算机语言．编制了土石坝二维平面渗流有限元计算程序,并以某高心墙堆石坝为例,运用实际监测值验证计算的渗流参数正确性。     

粉煤灰水泥稳定碎石土基层的试验研究与应用

为揭示粉煤灰水泥稳定碎石土基层性能,提高其在道路工程中的高效应用,采用粉煤灰水泥稳定碎石土替代水泥稳定碎石作为路面基层材料用于宁东能源化工基地1号综合渣场土石坝坝顶施工。通过对8组不同配比下粉煤灰水泥稳定碎石土的无侧限抗压强度试验研究,得出粉煤灰水泥稳定碎石土强度可满足1号综合渣场土石坝坝顶路面基层强度要求;根据研究试验分析确定的配合比在渣场土石坝进行了基层试验段的铺设,采样测试粉煤灰水泥稳定碎石土基层的7d无侧限抗压强度为4.8MPa,满足强度设计要求,适用于道路基层铺装工程。为粉煤灰的循环利用提供了新思路。     

浅析渗流对土石坝的安全影响及控制措施

本文通过分析土石坝渗流的成因,确定土石坝渗流控制措施和防渗加固方法,对解决土石坝渗流安全及防渗加固具有一定的借鉴作用。     

利用红外热像技术探测土石坝集中渗漏的研究

为了探究利用红外热像技术探测土石坝集中渗漏隐患的可行性,在实验室内制作均质土石坝集中渗漏模型。采用热红外灯作为热激励模拟太阳光照,利用M7500型红外热像仪测量模型表面的温度场。实验结果显示,在热激励下,模型表面温度升高;但是土石坝模型表面集中渗漏区域的温度比正常区域要低。实验中采用了不同的水头,随着水头的提高,温度场的异常变得更明显。利用Geostudio有限元软件进行土石坝集中渗漏的渗流场温度场耦合分析。数值模拟的结果显示,集中渗漏区的坡面温度比正常区域要低,水头提高时,这种温度场的异常也更明显。数值分析结果显示,渗漏区的流速比正常区域要大,这可能是温度场出现异常的原因,红外热像技术通过检测表面温度场的异常来探测土石坝集中渗漏隐患具有可行性。     

膜土联合防渗系统对高土石坝心墙拱效应的影响

以四川瀑布沟心墙土石坝为例,应用FLAC3D软件建立高土石坝的三维模型并对高土石坝的应力应变和渗流进行了数值模拟,同时将此数值模拟结果与其他文献中的计算结果进行了对比.结果表明:高土石坝中心墙处会出现拱效应现象;土工膜与土心墙组成的联合防渗系统可大大降低心墙浸润面,有效削弱心墙拱效应,完全消除心墙大主应力小于同高程渗透水压力的现象,从而提高防渗心墙的安全性.     

库水位骤降偶遇地震作用的土石坝稳定分析

正常运行过程中库水位是不断变化的,当库水位降落后,坝体内部的孔隙水压力和渗流场会发生变化,过快的下降速率会导致坝体内的孔隙水压力不能及时消散,在渗流的作用下上游坝坡产生浮起或下滑的趋势,若在库水位骤降时期发生地震,则对土石坝的坝坡稳定更加不利.为研究某混凝土心墙土石坝在库水骤降偶遇地震情况下瞬态渗流场特性及坝坡稳定性规律,基于非饱和渗流原理,采用Geo-Studio有限元软件进行数值模拟,得到了不同骤降速率下坝体内部浸润线及上下游坝坡安全系数的变化规律,并研究了不同骤降速率下偶遇地震作用和不同骤降时刻发生地震时的上下游坝坡安全系数,最终对所得到的规律进行公式总结.结果表明:坝体浸润线在库水位骤降过程中会出现向上凸起的现象,骤降速率越大凸起越明显;在地震作用下,坝坡上游安全系数值减小幅度较大,下游坝坡安全系数变化不大;在库水位骤降初期发生地震最危险;库水位骤降至死水位时的最大速率不应超过2 m·d~(-1).     

坝区裂隙岩体渗流场与应力场耦合分析

分析了裂隙岩体渗流场与应力场相互作用的实质,提出了渗流的渗透体积力、渗透压力以及对应力场的影响机理;采用有限元数值模拟的方法计算出渗流场影响下的应力场分布、应力场影响下的渗流场分布以及应力场和渗流场各自非耦合分布.以工程实例说明:在渗流作用力的影响下,坝基的各应力分量都增大,对坝基的稳定造成了不利影响.     

考虑时变效应的土石坝安全风险综合评价模型

针对土石坝整体安全风险和时变效应问题,以调查资料为基础,分析了土石坝整体安全的主要影响因素.综合运用层次分析法、可靠度计算法和专家评判法,以洪水漫顶、滑坡失稳、渗透变形以及工程管理为基本要素,构建土石坝安全风险评价指标体系.考虑洪水漫顶、滑坡失稳、渗透变形的时变效应,研究了基于时变效应理论的多层次土石坝安全风险综合评价模型.工程实例分析表明,该模型是可行和有效的,可为土石坝除险加固、水电站安全运行提供参考.     

基于PFC~(3D)的无黏性土渗流临界水力梯度模拟分析

为了实现渗流作用下无黏性土临界水力梯度的计算,应用PFC3D中的渗流模型,对渗流实验算例进行了数值计算模拟,计算结果与实验结果基本吻合,说明该模型用来模拟渗流问题是正确和有效的.对不同颗粒摩擦系数下的无黏性颗粒模型进行了渗流破坏的数值模拟.结果表明:无黏性土的渗流临界水力梯度随着颗粒摩擦系数增加而增大;计算结果与使用经验公式计算所得到的结果基本一致,表明了对渗流临界水力梯度模拟计算的正确有效性.而相较经验公式,应用PFC3D进行渗流数值计算适用于更为复杂的工程和地质条件,因而具有更强的适用性,可为复杂条件下的渗透稳定计算提供可靠的参考和依据.     

边坡降雨入渗的饱和-非饱和有限元数值分析

对于边坡稳定性分析中的降雨入渗问题,运用有限元法,结合饱和-非饱和方程模拟土质边坡渗流场.分析了边坡在降雨条件下其内部渗流场的情况以及稳定性的影响因素,结合工程边坡算例,数值模拟渗流场,得到对于实际工程有意义的结论.     

质量缺陷对悬挂式防渗墙渗流影响的数值分析

结合工程实例应用有限元方法分析了悬挂式防渗墙质量缺陷对土石坝渗流控制效果的影响。结果表明：悬挂式防渗墙能起到延长渗透路径,改变渗流形态的效果。悬挂式防渗墙若出现缺陷,则对坝体渗流形态有较大影响。     

爆破振动对高土石坝影响的数值分析

开挖爆破是山区常用的一种施工方法,爆破开挖常常会对周围的土石坝造成影响,因此有必要研究爆破震动波对既有土石坝的影响。本文结合工程实例,建立某高土石坝有限元模型,输入相似工程的爆破波进行分析,以探讨爆破震动对该高土石坝的影响,结果显示:位移从上至下呈依次减小趋势,位移最大值主要集中在坝顶;应力分布主要集中在主堆石区;速度时程曲线和加速度时程曲线从上至下逐渐减小,坝顶波动最为激烈且最大值对坝体安全性产生了威胁;本次模拟采用炸药用药量对该土石坝的安全性造成了威胁,建议减小用药量或增加爆破距离。     

水库土石坝加固技术分析及其应用举例

我国大坝工程中．绝大多数为土石坝。近年来我国大型水库发生多次工程事故。本文主要根据土石坝工程事故发生的原因,论述土石坝加固技术的方法,并结合其提出相关应用案事例。     

尾矿库渗流及抗滑稳定性综合评价

以某三等尾矿库工程为例,对尾矿库在正常工况、洪水工况和特殊工况下的渗流及抗滑稳定性开展综合评价,包括:浸润线、渗流场和水力坡降等渗流特性的模拟分析,应力分布规律模拟分析,抗滑稳定安全系数的计算分析,研究成果为现场工程设计及治理提供科学依据.