基于Autobank的苏家庄淤地坝防渗改造及渗流分析

淤地坝防渗加固改造对充分利用水资源、缓解山区用水困难具有重要意义。以苏家庄淤地坝为例,利用Autobank软件对淤地坝坝体浸润线、下游出逸点、出口渗透坡降及渗流量进行计算,并利用传统计算方法对模型进行验证,在此基础上,对该坝进行校核水位下的渗流分析,复核其渗透稳定性,进行上游坝坡粘土斜墙防渗改造及渗流分析,并对斜墙底部宽度进行优化。结果表明,该淤地坝出口渗透坡降大于容许渗透坡降,须对其进行防渗加固;顶宽为5m,底宽为15m的粘土斜墙为最优加固方案。研究成果可为类似工程提供参考。     

悬挂式防渗墙防渗效果数值模拟

鉴于数值模拟技术在模拟土体渗流方向上几乎不受外界干扰、计算可重复性高等优势,以室内砂槽模型试验为背景,采用有限差分软件FLAC3D模拟了双层堤基中悬挂式防渗墙的贯入深度、布置位置对渗透变形的影响。结果表明,悬挂式防渗墙防渗效果随贯入深度的增加而更为显著;防渗墙布置在靠近下游位置时可抑制渗透变形在墙后背水侧发展,从而避免堤身沉降出现溃堤事故;数值模拟结果与室内模型试验数据基本吻合,说明运用数值模拟分析渗透变形是可行的。     

土工膜缺陷引起的土工膜防渗砂砾石坝渗漏数值模拟

为研究土工膜缺陷对土工膜防渗砂砾石坝渗流场的影响,基于某土工膜防渗砂砾石坝的实际情况,应用饱和〖CD1〗非饱和渗流理论,构建了三维有限元数值计算模型,并对土工膜缺陷条件下坝体和坝基渗流场进行了数值模拟,拟定了不同缺陷部位、尺寸的计算方案,分析了在不同压力水头下复合土工膜发生不同程度的破损对渗流场的影响,获得了土工膜防渗砂砾石坝缺陷渗漏渗流场的特性。发现单个土工膜缺陷的发生部位和大小对砂砾石坝的渗流要素（浸润线、渗透坡降、渗透流量）影响不大,对缺陷附近局部渗流场的影响较大,随着缺陷处压力水头或缺陷尺寸的变大,局部饱和区变大。表明单个土工膜缺陷渗流影响区域仅为缺陷附近垫层内部较小区域。     

水布垭水利枢纽岩溶体内防渗帷幕优化布置研究

水布垭水利枢纽坝址区岩溶化程度较高，结合其左岸防渗帷幕布置设计，针对岩溶介质中渗透水流的特点，建立了基于改进折算渗透系数法的岩溶渗流有限元数值计算分析模型。通过对不同防渗帷幕布置方案进行比较，较深入地分析了帷幕的长度和深度、岩溶管道以及岩层和帷幕的渗透性对渗流场的影响，提出了可节省22．5％防渗帷幕体的优化布置方案。     

高混凝土面板堆石坝竖缝止水失效时坝前粘土铺盖防渗作用分析

为探讨某高混凝土面板堆石坝在强震等作用下竖缝止水失效时坝前粘土铺盖的防渗作用问题,采用饱和—非饱和渗流有限元法构建三维有限元模型,分析了不同竖缝失效后竖缝处渗透流量明显增大,粘土铺盖坡降增大,但均在允许范围之内,粘土铺盖在止水失效时起到了一定的防渗作用;随着粘土铺盖渗透系数的增大,粘土铺盖阻渗能力减弱,坝体浸润线逐渐升高至失效竖缝的顶端,浸润线抬升速度逐渐变缓,粘土铺盖渗透系数对整个坝体的防渗体系起到重要作用;在坝高100 m对应高程以下竖缝全长全失效情况下,若坝体浸润线高程渗透流量满足渗透稳定要求,就不必做防渗修补工作,面板坝仍能正常运行。     

燕山水库坝基顺河向断层带特征及渗透稳定性分析

在研究断层带物质组成的基础上,通过现场双钻孔管涌试验、参数敏感性分析取得了准确可靠的计算参数,并采用有限元数值法对不同工况进行分析计算求得了断层破碎带及影响带的允许渗透比降.计算结果表明,未做防渗工程时,断层破碎带与影响带风化安山岩渗透变形可能性不明显,在校核洪水位作用下坝后溢出处及坝基水平渗流段内第四系松散层均可能产生渗透变形,提出了防渗措施.工程实践检验该防渗方案合理、效果明显,为工程设计提供了可靠的计算参数及科学依据.可供类似工程借鉴.     

格子Boltzmann方法的竖壁汽液降膜数值研究

对原有的格子Boltzmann伪势模型进行了改进,提出表面张力可调的伪势模型,并基于改进后的伪势两相模型在二维条件下模拟了雷诺数为5、10和20时竖壁降膜的流动,进一步研究了液膜在入口处存在正弦扰动时的流动特性,分析了入口扰动和表面张力作用对液膜稳态波动的影响,总结了液膜稳态波动的规律.结果表明:数值计算得到的流形拓扑及波动特征与实验结论能较好地吻合,表明伪势模型能够较为真实地反映降膜流动的物理过程.     

耿湾淤泥堆场粘土斜墙坝稳定渗流场有限元分析

耿湾粘土斜墙坝防渗体系的效果直接影响坝体安全稳定,根据耿湾堆场粘土斜墙坝设计剖面,构建了渗流分析数值模型,采用固定网格有限元非饱和渗流分析方法,计算了坝体稳定渗流场,分析了其防渗体结构、筑坝材料渗透系数对坝体渗流场的影响,并建议采取反滤防护工程措施保护下游可能出现的出逸面坝坡。计算结果表明,坝体防渗体系有效可行。     

复合土工膜防渗土石坝渗流安全监控指标拟定

复合土工膜作为一种质轻、强度高、价廉的防渗材料,应用于大型水库防渗工程时,需监测其防渗效果。以西霞院反调节水库复合土工膜斜墙防渗砂砾石坝为例,根据历史监测资料,考虑库水位、温度、降雨、时效的影响构建渗流统计模型,分别采用置信区间法与典型小概率法拟定膜后渗流安全监控指标。结果表明膜后渗压水位较低,总体上无明显变化趋势,复合土工膜防渗效果明显。采用置信区间法拟定该工程大坝渗流安全监控指标更合理,可实时监测渗流安全状态,提供准确预警,保障大坝安全稳定运行。     

红粘土塑性混凝土防渗墙与覆盖层变形协调性及防渗影响研究

为探究单掺红粘土塑性混凝土防渗墙在云南省斜墙土石坝除险加固中的可行性,采用三维有限元法分析了云南省某粘土斜墙下红粘土塑性混凝土防渗墙的应力变形规律,计算中防渗墙及坝体的本构模型采用邓肯张E-B模型,对不同水位下的防渗墙进行模拟计算,探究校核洪水位、正常蓄水位和死水位下防渗墙及覆盖层的变形协调变化规律及防渗效果。计算结果显示,坝体、防渗墙及覆盖层的应力应变均在合理范围内,大部分顺河向变形协调性较好,墙体各应力值均未达到破坏值,且防渗效果显著。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。     

古贤水利枢纽工程重力坝典型坝段地基渗流分析

古贤水利枢纽重力坝典型坝段地基地质条件复杂,剪切带发育多且渗透性较强,在上下游高水头差的作用下,具有潜在的渗透破坏,且影响防渗排水系统的渗流控制效应,因此选取了重力坝典型坝段,评价了地基的渗流场分布特征和防渗排水系统的渗流控制效应,对渗控体系进行了优化设计。结果表明,渗流经过防渗帷幕和排水孔的排水降压作用后,地基的孔隙水压显著降低,防渗排水系统的渗控效果显著;排水孔底和穿过剪切带的排水孔附近的渗透坡降相对较大,易发生渗透破坏;副排水孔和辅助排水孔的设置对坝段的单宽渗漏流量影响较大。     

不同性态坝基帷幕对幕后环境变量的影响分析

坝基渗流主要受帷幕结构和防渗性能的影响,当其性态发生改变时可引起渗流场、化学场等的变化,并通过渗流量、扬压力以及溶液化学组分等反映出来。为定量研究幕后此类环境变量与帷幕性态改变之间的联系,建立了坝基渗流—溶解耦合模型反映幕后渗流场和化学场的空间分布,并通过局部和全局敏感性分析方法研究了坝基渗流量、幕后扬压力以及Ca2+浓度等环境变量受帷幕性态变化的影响。结果表明,各环境变量主要受帷幕防渗性能的影响,且该影响呈非线性,此特性也造成局部和全局敏感性分析结果略有不同。从性态参数间相互作用来看,无论对渗流场还是化学场,帷幕防渗性能与其他参数间相互作用较大,而帷幕宽度和深度与其他参数的相互作用较小。研究成果可为大坝防渗提供指导。     

某多层结构堤基土体渗透变形机理模拟研究

针对某多层结构堤基渗透稳定性问题,采用基于离散元理论的颗粒流方法,建立堤基概化颗粒模型并进行渗流模拟,研究多层结构堤基渗透变形发展过程及颗粒流失量、孔隙率等参数的变化规律。结果表明,对于上覆粘土,下部为级配不良中砂和级配不良细砾的土层结构,发生渗透破坏时土体颗粒流失主要发生在中砂层,渗漏通道表现为由渗流出口逐渐向上游发展,由于流失量持续增大,造成该土层逐渐被掏空并导致上覆粘土层塌陷破坏;细砾石层颗粒流失量较小且趋于稳定,不会演变为管涌破坏。