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.     

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。     

考虑土工膜缺陷的石渣坝三维渗流特性分析

以某中型水库覆盖层上土工膜防渗石渣坝为例,重点考虑坝面土工膜缺陷不同的类型、大小及其分布等不利因素,采用有限元法对大坝及地基开展三维渗流场数值模拟,并根据大坝水头分布、渗流量和渗透坡降计算成果,对大坝防渗安全性进行分析评价。结果表明：坝面土工膜缺陷主要影响坝体部分渗流场,局部抬高了浸润线,对坝基及两岸影响小;流经坝体部分的渗流量有大幅提升;缺陷附近膜后垫层发挥了防渗作用,局部渗透坡降增加明显。总体上,该大坝渗控安全能够满足正常运行要求。     

榆林李家梁水库砂坝渗流安全及成因分析

榆林市李家梁水库砂坝自工程蓄水以来存在严重的渗漏安全隐患,为保障工程安全运行,通过水库历史资料数据分析和二维有限元渗流场计算,对该水库砂坝渗流安全及成因进行了深入的分析。结果表明:目前条件下大坝坝体防渗系统虽然满足运行要求,但左岸地下水位高,绕渗情况较严重。大坝左坝肩及坝基多个深度范围内存在中砂夹层以及水坠砂坝施工充填过程中导致坝体颗粒分布不均是造成坝后渗漏的主要原因。根据有限元渗流场计算结果,获得不同部位最大渗透坡降,各计算工况下排水渠底部渗透坡降在0.189～0.241,大于坝基土允许渗透坡降0.125,在库水位升高后,将使下游挟砂渗漏加剧,导致坝体破坏。因此,大坝除险加固需根据计算结果延长渗径,降低下游渗透坡降,保障大坝安全运行。     

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。     

水位下降时均质土坝非稳定渗流的分析

对于均质土坝,水位下降易使坝坡内外水压不平衡,形成不利坝坡的非稳定渗流而导致坝坡失稳,并对土坝安全造成隐患。为了研究库水位下降产生的非稳定渗流对均质土坝坝体边坡稳定性的影响,本文利用有限元分析方法,通过对不同参数不同取值的算例分析了均质土坝在库水位下降时的稳定性情况,结果表明:库水位下降易形成对上游坝坡稳定不利的逆向渗流,对于均质土坝坝体的稳定性影响较大,当渗透系数为1×10-4cm/s,水位下降速度超过1 m/d时,坝体内浸润线变化极小,水位下降速度达到下降标准。     

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).     

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。     

江垭碾压混凝土重力坝渗流特性分析

运用固定网格的结点虚流量法、非均质成层材料单元、缝面无厚度平面单元等,对江垭碾压混凝土坝渗流场进行了建模与分析研究,在反演出坝体几种主要筑坝材料的渗透系数张量的基础上,再通过对多种典型工况的敏感性反馈计算,进一步研究江垭大坝渗流场的渗流特性和渗流场水头分布规律,进而提出碾压混凝土坝防渗与排水渗控方案设计的建议。