碾压式均质土坝坝体渗流分析及稳定性评价

以目前碾压式均质土坝的使用现状为切入点,以广西某水库均质土坝作为研究对象,基于该坝运行多年的监测数据和资料,分析坝体渗流量、浸润线和库水位的内在关系,以某时间段库水位的变化和坝体渗流的变化作为典型研究对象,总结出坝体渗流、浸润线与库水位的变化规律;为进一步获得坝体运行期填土的渗透特性,以及验证坝体渗流变化规律,对坝体填土开展了原位注水试验和室内试验研究,针对坝体渗流稳定评价及计算中关键参数选择问题,结合监测数据的分析和验证,提出原位注水试验对于渗透参数选择的重要性和唯一性,并对坝体渗流特性和稳定性进行分区评价,且基于Darcy定律,采用Geo Studio-SEEP/W软件对坝体典型断面的进行水力坡降计算,计算结果与坝体的渗透稳定评价结果吻合,说明基于原位注水试验成果对坝体的渗流稳定性评价准确,也进一步验证均质土坝的渗流评价和稳定性计算中,渗透参数采用原位注水试验成果的可靠性;据此从均质土坝的勘察设计、施工和运行管理各方面出发,提出一些切实可行的控制方法及建议,为今后碾压式均质土坝的设计和施工提供参考。     

土层渗透试验对比分析

一般黏性土现场注水试验的平均渗透系数,比室内渗透系数要大一个次方量。目前室内渗透试验方法是采用变水头试验方法,但是室内变水头渗透试验,黏性土经常会遇到安装数天后土样不易透水问题,即便是透水了,渗透系数也很小,甚至小于10-8;找出室内与现场渗透试验指标的差异,以合理取舍室内渗透试验指标,具有十分重要的意义。     

基于常规三轴仪测定水泥土渗透系数方法研究

针对利用土的变水头(常水头)渗透仪测定水泥土渗透系数存在密封止水效果差、仪器操作复杂等缺陷,难以满足水泥土试样周边止水以及试验所需较大渗透坡降的要求。本文提出采用常规三轴仪进行水泥土室内渗透试验的新方法,并结合水泥土固结不排水剪试验结果对孔隙水压力产生主要原因进行分析。结果表明:该方法能够较好地测定水泥土渗透系数,并对其它复合固化土材料的渗透系数测试具有一定的借鉴意义;另外,水泥水化物对孔隙有填充和封闭作用,使得试样内存在封闭气体,从而影响饱和度,导致水泥土的孔隙水压力系数B远小于1。     

提高粘性土样渗透试验的准确性─—修正南55型渗透仪对试验成果的影响

试验室测定土样的渗透系数─—通常使用以下几种试验设备：南55型渗透仪、70型渗透仪和土样管渗透仪。其中，70型渗透仪和土样管渗透仪适用于粗粒土，其试样是以扰动土样分层压实制成；南55型渗透仪适用于细粒土（原状土或扰动上）。因此，试验室测定粘性土样的渗透系数，通常使用南55型渗透仪。广东一些土坝，现场注水试验所得的渗透系数为M×10－3Cm／s（1≤M＜10），而试验室提供的渗透试验成果中，几乎没有M×10－3cm／s这么大的渗透系数值，试验室测得的渗透系数都比注水试验的小，土样的代表性是重要的一个方面，而室内渗透仪本身对…     

水泥土截渗墙钻孔注水试验理论及应用

基于杜布依假设和恰尔内伊渗流理论,将钻孔注水试验推广应用于有限宽度的水泥土截渗墙,利用Schwarz-Christoffel变换,给出了水泥土截渗墙常水头和降水头两种条件下的钻孔注水试验渗透系数计算公式。某工程水泥土截渗墙围井试验、常水头钻孔注水试验和降水头钻孔注水试验结果表明,三种方法测得的渗透系数均在同一个数量级上,常水头钻孔注水试验与降水头钻孔注水试验结果基本相同,而围井试验结果约为钻孔注水试验结果的2倍。考虑到桩体搅拌均匀程度、搭接厚度、环境等因素对围井试验的影响,认为三者测试结果基本一致,验证了水泥土截渗墙钻孔注水试验计算公式的合理性。     

隧洞弱透水层渗透性试验及其渗透系数确定

隧洞围岩含水率及渗透情况对隧洞开挖工艺、降排水及支护的设计具有重大影响。通过对引洮供水二期工程地质钻孔地层情况及孔内赋水情况分析,选定典型隧洞围岩段,通过在杂色黄土状土围岩段进行钻孔常水头注水试验和在新近系砂质泥岩强风化段进行提水试验,确定其围岩含水量大小及渗透系数,经过试验和计算确定:杂色黄土状土、新近系砂质泥岩强风化层的渗透系数在1.0×10-5~1.0×10-6 cm/s数量级,两类地层渗透系数很小,富水性贫乏,岩体透水性属较差和很差级别。可为引洮供水二期地下透水性隧洞围岩的开挖工艺、降排水及支护设计提供可靠的水文地质资料。     

基于Mini-Diver的降水头试验在砂砾石层的应用

对格尔木某拟建水库工程坝址区河床的深厚砂砾石层进行钻孔注水试验,在钻孔的各试段同时进行常水头和基于Mini-Diver的降水头注水试验。钻孔注水试验结果表明,基于Mini-Diver的降水头试验在深厚砂砾石层应用上是可行的,而且试验方法更优于常水头注水试验。对于渗透系数较大的地层,采用该方法不仅大大缩短试验时间,而且能获取大量的观测数据和观测水头下降的整个过程,计算的砂砾石层渗透系数也更符合实际。     

水泥土搅拌桩防渗墙实体质量检测方法研究

正针对水泥土搅拌桩防渗墙实体质量检测中的抗压强度、抗渗性和连续性三个检测指标进行了试验研究。通过室内系列正交试验,建立了两种常见的圆柱体试件与立方体标准试件之间的无侧限抗压强度换算关系。假设了原位注水试验简化的模型,推导了水泥土搅拌桩防渗墙原位常水头和降水头注水试验的计算公式,研制了基于围压密封的水泥土圆柱体芯样室内渗透试验的仪器,通过工程实例的应用验证了原位注水试验推导公式计算的渗透系数与现场取样室内试验计算的渗透系数具有较好的吻合性。根据水泥土搅拌桩防渗墙边界和缺陷的形成机理,建立其均匀性和连续性探地雷达法探测的边界模型和缺     

塑性混凝土防渗墙抗渗性能检测

利用墙体钻孔注水试验记录,基于塑性混凝土防渗墙渗透系数测试的钻孔常水头注水试验方法和围井注水试验法,采用孔口—孔底整段计算方式和每5 m一段的计算方式,计算得到某水利枢纽坝址地基塑性混凝土防渗墙的渗透系数,并对渗透系数数值分布区间进行了统计分析,结果表明:围井注水试验法得出的渗透系数比常水头注水试验法得出的渗透系数小1个数量级。钻孔所取得芯样的渗透系数室内试验结果表明:大多数芯样的渗透系数与围井注水试验法得出的渗透系数更接近,即围井渗透系数检测方法更符合工程的实际情况。     

风田水库大坝安全鉴定渗流安全评价分析

通过风田水库坝体实测浸润线与由注水试验成果计算的理论浸润线对比,分析认为注水试验取得的渗透参数需进行修正。采用修正后的渗透参数对坝体进行稳定渗流及非稳定渗流计算,计算结果与实际情况相符,得出坝体安全鉴定渗流安全评价结论为:主坝各工况下出口坡降小于允许渗透坡降,满足规范要求。     

快速评价海水入侵区地层渗透性实验研究

为快速评价海水入侵区不同埋深地层渗透性,减少实施常规水文地质试验对存在污染含水层的扰动,提出利用振荡试验技术确定滨海地层渗透系数。室内海水入侵砂槽物理模型中实施了注水式振荡试验,在人工潜水含水层和承压含水层中同步监测了试验主井和相邻观测井中水位响应;龙口海水入侵区地下水分层监测井中实施了提水式和注水式振荡试验;利用配线法计算了室内实验和现场实验中目标地层渗透系数。结果表明：海水入侵砂槽物理模型中实施振荡试验为滨海含水层现场利用振荡试验确定不同埋深含水层渗透系数提供了重要经验;相比于提水式振荡试验,注水式振荡试验更易于实施,激发方式（提水和注水）的不同并没有对试验结果造成明显的影响;利用振荡试验在非常短时间内（单井水位恢复时长大部分少于5 min）确定了龙口海水入侵区重要监测断面上不同埋深含水层渗透系数,实验结果准确可靠。     

关于注水试验不适合均质土坝坝体渗透性测试的讨论

分析讨论了注水试验这一原位试验方法,认为该方法对于均质土坝坝体渗透性测试存在较大误差,特别是对于小型水库较为单薄的大坝坝体基本上不适用;现行规程、规范关于坝体注水试验的有关规定尚值得商榷,如果实在要将该方法推广应用于类似均质土坝坝体这样的孤立式非半无限空间的人工填筑土体的渗透性测试,建议另行研究和推导渗透系数的计算公式。     

反分析及其在水利工程中的应用

在对工程反分析与正分析进行比较的基础上，给出反分析的定义。简述了近年来反分析在水利工程中的应用情况，并对反分析方法进行了概括和分类。以土坝渗透系数反分析为实例，结合二维渗流有限元法的ＢＰ神经网络，提出了一种新的水工渗流反分析方法。     

存在高渗透区的黏土心墙土石坝渗流稳定性分析

黏土心墙土石坝是重要的挡水建筑物,心墙的低渗透性可以大幅降低坝体水力梯度,减少坝体发生渗透破坏的风险。然而心墙的质量问题（如局部高渗透区）会影响坝体的渗透稳定性,甚至酿成管涌溃坝等严重后果。以瀑布沟心墙土石坝为原型开展坝体渗流大型水槽模型试验,并结合有限元数值模拟方法研究高渗透区对坝体内部渗流场和渗流稳定性的影响。试验表明高渗透区域将改变心墙的渗流场,成为优势渗流通道,导致高渗透区域附近孔压值大幅上升,同时高渗透区域的存在将显著提升坝体渗漏速率。试验与模拟结果一致表明,随着高渗透区域逐步上移,高渗透区所在位置处的孔隙水压力增大,坝体渗漏量减小。高渗透区和心墙的渗透系数增加都会使心墙孔压值和渗漏量增加;随着高渗透区的渗透系数的增大,心墙坝渗流稳定性系数降低,导致坝体稳定性下降;随着心墙渗透系数的增大,高渗透区水力梯度略微减小,但心墙整体临界水力梯度下降,坝体稳定性降低。所得结论可为基于监测数据反演分析心墙的质量问题和评估坝体的安全性能提供依据。     

水库裂隙岩体渗透系数张量的确定

通过裂隙在空间展布状况的测量,用统计学方法初步确定裂隙岩体的渗透系数张量,获得渗透系数张量的主值及主方向。考虑到裂隙测量的误差,根据野外压水试验得到的单位吸水量,利用巴布什金公式计算岩体的各向同性渗透系数,对其进行修正,从而得到研究区裂隙岩体的修正渗透系数张量。并运用上述方法对蒲石河抽水蓄能电站上水库坝址区裂隙岩体的渗透系数张量进行了计算。结果表明,该方法能较好地反映裂隙岩体渗透性的各向异性特征,可为岩体渗透性分区及防渗帷幕的优化提供科学依据。     

不同透水率对水力插板透水丁坝防冲促淤效果的试验研究

水力插板透水丁坝新型护岸结构的提出提高了新疆粉细沙河床上治河工程的防洪护岸效益。本文为了探讨透水率对水力插板透水丁坝防冲促淤效果的影响,利用动床模型水槽试验研究了水力插板透水丁坝缓流效果、局部冲刷及坝后最大淤积高度随透水率的变化规律,为透水率这个重要工程设计参数的合理选取提供理论依据。试验结果表明:水力插板透水丁坝坝后流速的减缓效果明显,且透水率对坝后流速的影响较小;坝头最大冲刷深度随着透水率的增大而变小;坝后最大淤积高度随透水率的增加先增加后减小;当透水率为30%左右时,水力插板透水丁坝的防冲促淤效果达到最佳。     

糯扎渡大坝坝料现场压实特性及心墙安全性研究

心墙拱效应是心墙堆石坝设计中需关注的重点问题之一,拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂特性影响较大。在对糯扎渡高心墙堆石坝的坝料现场检测成果进行分析的基础上,对现场填筑坝料的工程特性进行了室内试验研究,根据试验成果拟定了心墙料与堆石料模量差别较大的计算参数,据此进行了大坝应力变形有限元计算,对心墙的变形、应力、抗水力劈裂安全性进行了深入分析,根据研究成果提出了对大坝设计及施工方面的建议。     

特高重力坝考虑高压水劈裂影响的初步研究

本文设计了混凝土试件高压水劈裂模拟试验，可近似模拟无拉、压应力作用下混凝土结构的水力劈裂问题。用试验结果和断裂力学分析校正了有限元分析程序。通过对比分析和有限元计算，研究了大狄克逊重力坝(坝高285m)和假定的坝高216.5m重力坝考虑高压水劈裂的安全问题，结果表明，200m以上的特高重力坝除按无拉应力和抗滑稳定准则设计外，还应考虑高压水的劈裂影响。     

梯形透水潜坝附近水面线及透水率

为研究结构物的透水特性和水动力特性,利用PIV流场测量系统专用水槽物理模型试验与Flow3D数值模拟相结合的方法研究均匀开孔的梯形透水潜坝附近水面线及坝体透水率的变化规律。结果表明:潜坝附近壅水及水跌高度随透空率的增大而减小,不同透空率潜坝坝后水面均出现"逆坡现象"。相同断面平均流速条件下,水深越大,相对壅水高度越小;当水深大于2倍坝高时,坝体壅水效果逐渐消失。相同坝前远端水深条件下,随着断面平均流速增大,坝后水跌高度增大。最后利用数模计算结果经回归拟合得到透水率的综合计算公式,经验证该经验公式计算结果和实测值最大偏差不超过5%,具有一定的可靠性。     

高混凝土重力坝坝踵裂缝水力劈裂特性分析

高水压作用下常年运行的高混凝土重力坝易存在水力劈裂破坏隐患,对某高混凝土重力坝坝踵裂缝水力劈裂特性进行数值分析,研究了缝内水压对高混凝土坝水力劈裂裂缝扩展的影响,探讨了高混凝土坝水力劈裂裂缝稳定性和坝基面抗滑稳定性。结果表明,当初始裂缝距离坝踵的高度为3.0 m,裂缝深度为2.0 m时,与不考虑缝内水压作用相比,缝内水压作用下坝体极限承载能力降低17.6%;当初始水平裂缝深度为2.0 m,裂缝距离坝踵的高度小于等于5.0 m时,坝体裂缝处于拉剪断裂模式;初始水平裂缝位于坝踵位置,缝内水压作用下坝基面抗滑稳定安全系数下降明显,下降速率为未考虑缝内水压情况的8倍,缝内水压作用对重力坝坝踵裂缝稳定及抗滑稳定不利。