乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

库水位骤降下混凝土防渗墙对心墙土石坝渗流稳定的影响

采用混凝土防渗墙对心墙土石坝进行加固,考虑坝体土料的非饱和特性,对加固前后土石坝在库水位骤降情况下的渗流稳定特性进行有限元计算分析,结论如下:当水位骤降时,加固前的坝体中孔隙水来不及排出,浸润线呈"上凸"状,坝顶向上游发生较大变形,上游坝坡形成贯通塑性区,坝坡抗滑安全系数较小.设置混凝土防渗墙后,心墙内的浸润线降低,坝顶位移和沉降变小,塑性贯通区消失,坝坡安全系数增加.计算表明,混凝土防渗墙与坝基相连,在坝体内部形成"纵向增强体",坝体整体刚度增强,抗渗性增强,坝体的变形得到有效限制,坝体的稳定性明显提高.     

基于非饱和土理论的土石坝坝坡稳定分析

在对非饱和土特性及其对坝体材料强度的影响机理研究的基础上,结合实际工程,依托Geo-studio软件,比较仅考虑饱和土及考虑非饱和土对坝体渗流及稳定的影响。结果表明:考虑非饱和土情况下计算的最大渗透比降相对较小,坝体渗流量有所减少,坝坡稳定安全系数有所增大,更符合坝体实际情况。与此同时,在考虑非饱和土情况下,运用极限平衡法,对影响坝坡稳定安全系数的因素进行比较分析,表明摩擦角及容重对安全系数的影响比粘聚力大;防渗墙向前后移动对下游坝坡有一定的影响。研究结果可为土石坝优化设计及工程运行管理提供科学依据。     

基于观测资料反演的土石坝渗流稳定计算分析

为真实地模拟分析土石坝的渗流稳定状态,利用观测资料反演获取的材料渗透系数进行渗流稳定计算.结果表明:防渗墙仍具有一定的防渗效果,但下游排水棱体存在淤堵,防渗墙与排水棱体的渗透系数与原设计值的差值大于1个量级;下游坝坡出逸点位置较高,不利于坝体稳定,且大坝下游坝坡抗滑稳定最小安全系数不满足SL 274—2020《碾压式土...     

渗流应力耦合及库水位变动下中小型均质土石坝坝坡稳定分析

为研究库水位变动对中小型均质土石坝坝坡稳定性的影响机理和规律,根据非饱和渗流原理及刚体极限平衡理论的简化毕肖普法,对均质土石坝在渗流应力耦合状态及水位骤升和骤降工况下坝体渗流和上下游坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明:考虑渗流应力耦合作用影响,库水位骤升时,上游坝坡安全系数先以较快速度增大后缓慢增大最后稳定不变,下游坝坡安全系数先下降后缓慢上升较小幅度,最终趋于稳定;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先以较快速度减小后缓慢减小最后趋于不变,下游坝坡安全系数先不断增大后缓慢减小较小幅度,最终趋于稳定;水位骤升骤降的过程中,坝体上下游坝坡的安全系数均大于规范规定的最小安全系数,其抗滑稳定满足规范要求。该研究成果为中小型土石坝风险评估及后期水库大坝采取除险加固措施提供了参考。     

基于GeoStudio的某土石坝整治前后渗流及坝坡稳定分析

针对由于下游排水棱体失效而导致某土石坝坝体浸润线比较高、坝坡安全系数不能满足规范要求的情况,通过削坡和重建排水棱体对其进行整治,再利用GeoStudio2007软件对该土石坝的稳定渗流期进行有限元分析,对比分析整治前后的渗流场和坝坡抗滑稳定性,验证了整治措施对坝体渗流和稳定性的改善作用。     

某病险土石坝加固前后的渗流与坝坡稳定分析

针对某病险土石斜墙坝斜墙和砂石料的渗透系数相差不大而导致坝体浸润线过高、下游坝坡稳定性不满足规范要求的问题,采用黏土防渗墙的防渗措施,对该土石坝设置防渗墙前后稳定渗流期的渗流场进行有限元分析,并利用极限平衡方法进行下游坝坡稳定性分析。结果表明：采取防渗措施后浸润线降低,渗透流量减少;防渗墙具有良好的防渗效果,进而保证了下游坝坡的稳定性。     

库水位变动联合持续性降雨条件下中小型土石坝边坡稳定分析

为研究库水位变动和持续性降雨共同作用对中小型土石坝坝身渗透和稳定的影响,根据非饱和渗流原理对土石坝在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同强度持续性降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟,结果表明:库水位变动速率相同而降雨强度不同时上下游坝坡的安全系数变化差异较小,上下游坝坡的安全系数对水位变动更加敏感,且上游坝坡安全系数对水位变动的敏感性高于下游坝坡;上游坝坡的最危险工况为库水位骤降2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用;下游坝坡的最危险工况为库水位骤升2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用。该研究成果为正确认识库水位变动联合持续性降雨条件下的土石坝坝坡渗透稳定规律提供参考,并为中小型土石坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供参考依据。     

基于强度折减法及流固耦合的土石坝稳定性分析

为了使土石坝坝坡稳定分析结果更加符合工程实际,笔者先后使用ABAQUS有限元软件实现了以强度折减法求解坝坡安全系数,以渗流理论分析了土石坝的渗流稳定,以及求解了考虑流固耦合的土石坝坝坡安全系数。结果表明:有限元强度折减法比极限平衡法更合理、更准确,采用ABAQUS对非饱和土进行稳定渗流分析是合理的、可行的,考虑流固耦合求解土石坝坝坡安全系数更符合工程实际情况,所得结果更加准确。     

基于强度折减法的土石坝边坡稳定分析与探讨

在传统的土石坝边坡稳定分析中,通常采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法,分别计算上、下游边坡的滑动安全系数,然后根据规范评判边坡的稳定性.本文应用有效应力原理,以初始应力方式将渗流场导入到位移应力分析中,基于强度折减法对坝体整体进行弹塑性分析;分别采用塑性区贯通和位移突变失稳判据,得到坝坡的最小安全系数,并将其与简化毕肖普法计算结果相比较.研究表明:采用强度折减法进行土石坝边坡稳定分析虽然是可行的,但仍存在一些问题.最后,对强度折减法在土石坝边坡稳定分析中存在的两个问题进行了初步的探讨.     

近区爆破对土石坝安全影响分析

邻近坝区爆破开挖诱发的爆破振动对土石坝安全有不利影响,确定可靠的影响分析方法、拟定合理的爆破控制措施对保证土石坝安全具有重要作用。结合工程实例,通过建立有限元模型、施加爆破振动荷载,从坝体应力和坝坡稳定等方面分析确定合理的爆破安全质点振动速度限值;根据爆破试验监测数据和有关规程规范,提出爆破分区控制措施以及爆破施工过程中需根据监测成果同步调整爆破安全控制标准、及时修正爆破施工参数的方法。提出的分析方法和控制措施可为近区爆破对土石坝安全影响和拟定爆破分区控制措施提供参考。     

对土坝防渗墙有限元分析时墙体单元划分排数对墙体的影响

在对土坝防渗墙进行有限元计算分析时,墙体单元的划分形式和排数对墙体的应力和应变都会有不同程度的影响。因此,如何合理地确定墙体单元的划分关系到整个工程计算的科学性和正确性。以黄壁庄水库副坝防渗加固所建混凝土防渗墙为例,采用自编的土石坝有限元计算程序,对其典型剖面进行了非线性有限元计算,研究不同的划分形式对墙体位移和应力的影响,以及对坝体安全和稳定的影响,并为类似工程提供参考。     

纵向增强体新型土石坝稳定性研究

纵向增强体土石坝具有成本低、施工效率高等优点,尤其适用于病险老坝的整治与改建,或缺少合格黏土心墙料地区新建的中小型坝。但因缺乏设计经验和可借鉴的先例,新坝型在渗流稳定、增强体心墙受力变形、坝坡稳定等方面亟待深入探讨。方田坝水库是国内首例采用纵向增强体土石坝的工程,基于其建立模型,采用有限单元法和有限差分法对其稳定性进行了分析,同时讨论了坝坡坡比的可优化性。研究结果表明:新坝型防渗性能较好;混凝土心墙受力以压应力为主,出现整体性破坏的可能性较小;理论上坝坡坡比有可优化的空间,但仍需要经过工程实践的进一步检验。若坝高较小、坝坡坡比合理且保证施工质量,纵向增强体土石坝稳定性较好。     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

基于强度折减法的土石坝坝坡稳定性分析

基于边坡稳定性能的评估问题,介绍有限元强度折减法的基本原理以及在有限元软件上求解边坡安全系数的过程。通过对工程实例计算分析得到最危险的滑动面和安全系数。计算结果与瑞典条分法进行坝坡稳定性分析结果对比表明:两种方法所得的安全系数相差1.47%,滑动面形状、走向和位置一致,并且数值模拟显示的土石坝塑性渐进变化过程符合实际工程塑性变化过程。因此,基于有限元强度折减法对土石坝坝坡等类似工程边坡最终状态稳定性评估分析具有一定的实用性和可靠性。     

金佛山沥青混凝土心墙坝坝坡稳定性有限元分析

针对重庆市金佛山水利工程沥青混凝土心墙堆石坝,采用有限元强度折减法,研究了上、下游坝坡在竣工期、蓄水期及水位骤降等不同工况下的稳定性。结果显示,在竣工期、蓄水期和水位骤降期的坝坡安全系数均符合规范要求。与极限平衡分析方法相比,强度折减法在滑弧面及塑性区的分析中弥补了极限平衡法中无法准确确定滑动面具体位置及滑体大小的缺陷,但是强度折减法计算结果偏安全,因此将两种方法结合进行稳定性分析,结果更为客观。     

不同参数对土石坝地震动力响应影响

采用有限元法研究土石坝边坡动力响应,通过大量有限元计算,研究弹性模量、阻尼比、坝高、覆盖层厚度以及地震动参数对土石坝坝体动力响应的影响规律,为拟静力法高土石坝边坡稳定分析奠定基础。