库水位降落时土坝坝体内自由水面的研究

土坝在上游水位降落时,由于土料的透水性很小,坝体內的自由水面不能相应地跟随下跌,因而产生了对于上游坝坡稳定极其不利的渗透力,严重者将会造成坝坡的坍塌。因此设计土坝时,为了正确地考虑在此种情况下对于坝坡稳定的不利影响,必須对坝体內自由水面的移动规律进行很好地研究。本文首先利用不稳定渗流的基本方程及水量平衡原理,推导了庫水位降落时位于不透     

水-气二相流模型分析水位下降情况的坝坡稳定性

水库水位变化会显著改变坝坡的稳定状态,通过建立水-气二相流模型,模拟库水位下降情况下坝体的饱和-非饱和渗流,为了考虑相态随时间和空间的改变,建立主要变量随相态变化的判断准则.利用模拟结果分析某均质土坝的稳定性,研究表明,库水位下降时,空气对渗流起到阻碍作用,坝体的负孔隙气压力增大,基质吸力对坝坡稳定所起的作用明显增大,在坝坡稳定分析中应当全面考虑空气阻力以及基质吸力的作用.     

库水位骤降时坝体渗流场及坝坡稳定性分析

为了研究水位骤降时影响上游坝坡稳定性的因素,模拟坝坡在水位骤降时的渗流场及稳定性变化。基于土体渗透性,材料的非线性特性及水位下降率,利用有限元法对库水位变化下的渗流场进行瞬态分析,得出的自由水面线和孔隙水压力耗散等结果应用于上游坝坡稳定性分析,坝坡稳定分析采用极限平衡法。实例分析表明:计算区域渗流场变化滞后于水位下降的时间;坝体渗透系数越小,水位骤降对其稳定性的不利影响越显著;水位下降速率越大,上游坝坡稳定性降低越快。     

库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝渗流及稳定耦合分析

为认识库水位变动联合不同类型降雨下中小型均质土石坝坝坡的渗流及稳定性规律,给中小型均质土石坝的日常风险管理提供依据,本文根据非饱和渗流原理,对该类土石坝坝坡在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同类型降雨时的渗流和稳定性进行有限元模拟,选取库水位上升、库水位下降和库水位不同变动速率联合不同类型降雨进行耦合分析,结果表明:(1)上游监测点孔压对库水位变化较敏感,对有无降雨及不同降雨类型的变化不敏感,下游监测点对有无降雨较敏感,对库水位、降雨类型的变化敏感度较低;(2)不同类型的降雨对下游坝坡安全系数影响不同,数值模拟的安全系数大小是前锋型平均型=中锋型后锋型无降雨;(3)有无降雨及降雨类型的变化对上游坝坡安全系数的影响较小,库水位的变动对上游坡的影响较大,库水位上升、有无降雨及降雨类型的变化对下游坝坡都有影响,但降雨对下游坡安全系数的影响更大。     

渗流作用下心墙坝加固前后稳定性对比分析

为了研究在渗流作用下心墙坝采用冲抓套井回填技术(冲抓回填)加固前后上下游坝坡及心墙处的稳定性，以湖南省新化县某黏土心墙土石坝为背景，采用GeoStudio软件、Bishop法和Morgenstern-Price法，建立了有限元非稳定渗流分析模型以及在库水位不同降落速率、低渗透系数冲抓回填材料下的坝体稳定分析模型。计算结果表明：随着库水位降落速率增大，上游坝坡孔隙水压力的消散表现出一定的滞后性，产生指向坡外流动的动水压力，导致安全系数减小即稳定性降低甚至可能失稳；对于下游坝坡和心墙，加固后冲抓回填降低了心墙出逸位置处的水力坡度和坝体的单宽渗流量，下游坝坡安全系数则出现小幅度增加。     

水库黏土心墙坝稳定性评估

应用饱和稳定渗流与非饱和非稳定渗流理论、自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法,以山西某病险库为研究对象,建立了水库大坝渗流和坝坡稳定性计算模型,设计了稳定渗流和非稳定渗流工况;对不同渗流条件下的最不利坝坡的稳定性进行了计算,客观科学评价了黏土心墙坝的稳定性.为黏土心墙坝的加固设计提供科学依据,同时非稳定流计算结果也对水库正常和非正常运行的科学管理提供指导.     

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).     

水库水位降落时心墙式土坝上游坝壳中自由水面位置的理论计算

研究坝身浸润曲面问题是土坝设计中的重要问题之一。对于心墙式土坝的浸润曲面问题是由下列情况产生的,当水库中的水位下降时,坝壳内渗透水下降要比水库中的水下降慢得多,因此当水库中的水位降落时坝内的水与水库中的水形成悬殊的水位差,这水位差就会对坝坡产生很大的压力,直接影响坝坡的稳定性。如坝坡过陡就会有被崩塌的危险;如坝坡偏于平缓,则造成浪费(浪费土方、人力),不符合多快好省的原则。为了解决这个矛盾,我们必须了解水库水位下降过程中坝壳内浸面位置的变化规律,从而求出比较合理的计算法,以便设计经济可靠的坝型。     

库水位变化对于土石坝坝体稳定的影响分析

大坝的安全关系着整个地区的安定与繁荣。库水位变化是影响坝体边坡稳定性的重要因素,水位上升时,边坡浸水部分的土体由于浸泡作用导致抗剪强度下降,从而可能诱发边坡失稳;水位下降时,由于坡体内孔隙水来不及排出而使坡体水位高于库水位,使潜在滑动面的抗滑能力降低,也可能诱发边坡失稳,为了研究库水位变化对坝体边坡稳定性的影响,根据黄崖水库大坝的工程地质资料,建立了大坝稳定性计算模型,通过算例分析了黄崖大坝在库水位变化时的稳定性情况,结果表明：库水位变化对于该坝体的稳定性影响较大,在水库运行管理中需加强该水库坝体的稳定性监测。     

基于VOF法的CSG坝非稳定渗流场数值分析

当前国内外对胶凝砂砾石大坝(CSG Dam)渗流场的研究均局限于稳定渗流场,但由于库水位的不断波动,大坝在运行期大都处于非稳定渗流状态,保证这种新型坝在库水位变化时的安全稳定非常重要.采用有限体积法及计算流体力学中的VOF(volume of fluid,VOF)法,对CSG坝两个极端工况下的非稳定渗流场进行模拟,获得孔隙水压力、浸润面、流速及流量的演变过程,结果表明:1)CSG坝体防渗效果良好,即使在面板防渗性能降低的情况下,浸润线也处于较低的高程;2)在水位上升阶段,坝踵附近在水位上升初期渗流量会出现不稳定波动,下游节点渗流量变化起步较晚,且需要经历一个较长的时间才能达到渗流稳定;3)水位下降时,坝体浸润面呈现中间高、两边低,上游高、下游低的趋势.一部分坝内渗水会向上游排出,产生的渗透压力不利于面板的稳定,建议在坝趾处采取排水措施,引导坝内渗水排出,减少对上游面板的不利影响.     

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.     

考虑流固耦合的水位降落期坝坡稳定分析

水位降落期的土石坝坝坡稳定性是土石坝设计和除险加固设计中的重要内容之一,为了能够准确合理地分析水位降落期土石坝的坝坡稳定性,采用基于非饱和土流固耦合理论的有限元法对某病险水库进行了水位降落期的坝坡稳定分析,与传统的极限平衡法的计算结果进行了对比,同时分析了材料参数对坝坡稳定性的影响．结果表明基于非饱和土流固耦合理论的有限元法是一种方便合理的计算方法,计算出的孔隙水压力分布和坝坡稳定系数更加符合实际;材料的内摩擦角和粘聚力对坝坡稳定系数影响较大,泊松比影响相对较小,弹性模量几乎无影响．     

陆浑灌区填方坝整体稳定分析

陆浑灌区是我省西部的大型灌区,运行以来在农业生产及抗旱斗争中发挥巨大作用,但灌区的数百座填方坝施工质量较差,整体和局部稳定都存在一些问题。针对填方坝的整体稳定,采用条分法计算填方坝在无水、低水位输水和高水位输水三种务件下的稳定安全系数。经大量渗流计算和稳定分析,认为部分填方坝不能满足稳定要求:坝体渗流使安全系数下降30％左右;改善填方坝整体稳定的措施以渠道防渗、堤坝背坡面排水、增加坝体密实度为最佳,可由具体条件选择。同时这些措施对坝体的局部稳定也是有利的。     

土质堤防边坡稳定安全系数影响因素研究

坡体内外水的作用,会改变影响边坡稳定性安全系数的因素.借助Geo-Studio Slope/W和Seep/W软件模块,建立均质土堤防边坡模型.选择不同的坡角、内摩擦角、黏聚力、坡顶荷载、水位及土体渗透性等参数,研究在内外初始水作用下堤防边坡稳定安全系数的变化规律.结果表明:内摩擦角、黏聚力、坡顶荷载对堤防边坡安全系数影响明显:水位骤变方式不同,坡体内侵润线变化规律明显不同,对安全系数的影响也有差异.土体的渗透系数,尤其是渗透系数各向异性对安全系数的影响特别显著.     

横泉水库大坝渗流及稳定设计

以横泉水库大坝为例,运用有限元法对碾压均质土坝的渗流进行分析计算,同时运用简化Bishop法对碾压均质土坝的坝体稳定进行分析计算,为其他土坝的渗流及稳定安全分析提供了可供借鉴的资料。     

某水利枢纽工程左岸单薄山梁及断层带稳定研究

利用数值模拟分析软件,研究了某水利枢纽工程左岸单薄山梁及断层带稳定性。结果表明:1)增设防渗措施,正常蓄水位情况时库区渗流量为2 795.42 m3/d,F17断层处渗透坡降为0.27,小于临界坡降值,整体上发生渗透破坏可能性较小;2)坝基防渗墙防渗效果相较于左岸山梁防渗帷幕及断层处防渗墙效果更为明显,渗流量变化更大。左岸山梁防渗帷幕及断层处防渗墙加固处理措施,对库区渗流量影响较小,但对断层出渗流坡降具有一定的影响;3)断层沟谷出露位置为渗流出逸位置,左岸山梁冲沟部位会发生较为明显的渗流现象。4)不同条件下边坡安全系数均大于2.35,有一定安全裕度。蓄水后滑移模式1边坡安全系数略有增大,滑移模式2有所降低。研究结果对于工程实际问题的解决具有参考价值。     

复杂坝基上多种材料坝的三维渗流有限元分析

用三维渗流有限元分析法分析了某坝１４＃坝段以左的基础及岸坡渗流场分布规律；评价了帷幕、排水措施的效果以及２２＃坝段不同宽缝水位时土坝接头处的侧向渗流及土坝的侧向渗流稳定状况；得出了２１＃和２２＃坝段稳定安全有裕度的情况下可以放宽宽缝抽排水的要求或不抽水的结论。     

不同类型拦挡坝拦蓄特征试验研究

由于陇南泥石流灾害破坏性强,拦挡坝拦蓄性能不清晰,因此本实验通过无泄水涵洞拦挡坝、有泄水涵洞拦挡坝及不设拦挡坝的对比试验,模拟了泥石流发生后坝体的拦蓄性能和流体特征。文章通过试验获取了坝后淤积物体积函数模型,并讨论了拦挡坝振动加速度、冲击力和槽底不同位置处含水率变化情况。结果表明：加拦挡坝减弱了泥石流对试验槽壁和槽底的陶蚀振动,无泄水涵洞拦挡坝因坝体封闭,短期内淤积了大量泥石流,导致其对试验槽的振动小、流通间隙短,对坝前的冲击力整体减弱,水石分离变差;有泄水涵洞拦挡坝因涵洞的汇流、疏通作用,导致其对试验槽振动较大、流通间隙较长,其坝后淤积量为无泄水涵洞拦挡坝的1/3,且因涵洞的分流作用,使其对坝前冲击力整体增大。分析含水率数据得出,淤积区和未淤积区的分界处,其含水率较其他部位低。基于上述单拦挡坝的性质,再加之陇南多数拦挡坝已淤满,因此,文中构绘了多坡度新型拦挡坝,其主要特征为,在坝体的背面设置了不同坡度的冲击面,其很好地减弱了泥石流的冲击力,多坡度面分别为跌水区、缓坡区、大角区。     

酸性污水库坝渗流稳定性分析及防渗加固处理

根据江西省某铜矿酸性污水库的地质勘探资料，对该污水库的坝体、坝基和坝肩进行有限元渗流计算及坝坡抗滑稳定性计算，分析大坝的渗流情况、渗透变形和稳定性问题，并提出相应的防渗加固措施。计算结果表明：大坝渗漏主要由坝肩和坝体渗漏、坝基渗流、粘土防渗斜墙失效和反滤层堵塞等引起，在渗透情况下坝体安全系数为1．012；采用高压摆喷灌浆和粘土固化注浆技术综合治理后，坝区的总渗水量降低90％，在设计洪水位条件下坝体安全系数为1．520，说明所提出的措施合理、可靠。