木河桥水库面板坝缺陷渗透稳定性数值模拟研究

为研究木河桥水库面板坝不同缺陷在库水位变动工况下的上下游坝坡渗透稳定性规律,利用Geo-studio软件进行数值模拟,得到缺陷面板坝的坝后浸润线高程、渗漏量及稳定性变化规律。研究结果表明,库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高,坝体的渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;库水位骤降速率越大,最小安全系数出现的时刻越早,最小安全系数也越小;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大的增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小。     

考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。     

地震作用下库水位变化坝坡稳定性数值模拟

为探究地震作用引起库水位变化下坝坡渗透稳定性变化规律,利用Geostudio软件对三峡库区某边坡进行数值模拟,得到安全系数及Newmark位移变化曲线。计算结果表明,库水位水平越高,边坡安全系数越低,Newmark位移越大,最小安全系数的出现相对于地震的峰值加速度时刻有较大的滞后性;库水位骤降下,边坡安全系数随着库水位水平的逐渐下降,呈现先增大后减小的规律,库水位下降速率越大,边坡在库水位骤降与地震耦合情况下的最小稳定系数越小,最大Newmark位移也越大;边坡安全系数随着库水位水平的逐渐上升,呈现先减小后增大的规律,边坡在地震下的最大Newmark位移在库水位高程下降至157m之前呈现不断上升趋势。     

库水位骤降下某均质坝除险加固后稳定性态评价

为研究库水位骤降对水库均质坝稳定性态的影响,基于非饱和渗流有限元理论,采用Geo-Studio软件计算某大坝在整治后不同库水位下降速率时的安全性态,得到坝体渗流场、坝坡安全系数及最不利滑裂面。计算结果表明,坝内渗流场的变化滞后于库水位的下降时间;库水位下降速率越大,浸润线最高点越高,上游坝坡稳定性越差;上游坝坡在初期降水时安全系数随时间的推移减小明显,在降水后期安全系数随时间推移减小不明显;库水位下降速率和库水位高程对大坝上下游坝坡滑裂面位置没有影响。计算成果为整治后水库的合理运行和管理提供了科学依据。     

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.     

不同水位时防渗墙缺陷对土石坝稳定性影响分析

防渗墙的防渗效果直接影响土石坝的安全,而防渗墙缺陷又严重影响防渗墙的功效。利用GEO-STUDIO对不同水位情况下不设置防渗墙和有防渗墙缺陷的坝体进行稳定性分析。设置防渗墙前,随着库水位的降低,坝坡的安全系数随着降低,库水位不再变化时,坝坡安全系数逐渐回升。库水位下降速度越大,上游坝坡安全系数越低。假定防渗墙的四个土层均可能出现空洞,当缺陷所在的土层渗透系数越大时,防渗墙缺陷对坝体稳定性的影响越大,坝坡下游的安全系数偏小。在实际工程中,应改善施工工艺,防止防渗墙出现缺陷,进而对土石坝的防渗效果造成影响。     

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝渗透及抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以四方井水利枢纽中的黏土心墙土石坝为背景,分析了库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上下游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明:库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。对于下游坝坡而言,孔压力变化相对平缓,监测点距离地下水位越远,孔压越难以稳定,孔压力响应库水位骤降的时间越长;库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。下游坝坡的安全系数对于骤降速率不敏感,安全系数基本一致,Newmark位移非常接近。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以某水利枢纽中的黏土心墙土石坝为例,分析库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明,库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

某病险水库土石坝加固后渗流及坝坡稳定分析

针对某病险水库土石坝渗漏问题,提出了"粘土斜墙+坝基截水槽"加固方案。分析了库水位骤降工况下加固后的坝体渗流及坝坡稳定性。结果表明:与土石坝加固前相比,加固后的坝体渗流量较小,浸润线急剧降低,坝坡安全系数明显增加,坝坡失效概率降低,坝坡安全系数与失效概率均符合安全规范要求。     

不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

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.     

水位下降对平山水库黏土心墙坝渗流场和稳定性影响分析

本文以平山水库黏土心墙坝为例,计算得到了库水位从校核洪水位下降至正常蓄水位和死水位,坝体内部浸润线分布和上下游坝坡的最小安全系数。结果表明:随着库水位下降,浸润线也逐渐降低,心墙内浸润线由直线变为折线;校核洪水位时最大渗流速度可达0.4503m/d;上下游坝坡的最小安全系数随水位降低而减小,但均满足规范要求;水位下降导致心墙与上游坝体交界处的剪应变范围增大,并有向上游坝坡扩展的趋势。     

水位骤变下土石坝非稳定渗流及稳定分析

以库水位骤变全过程为分析工况,基于非稳定渗流理论,考虑渗透系数与基质吸力之间的非线性关系,研究了典型土石坝工程的非稳定渗流场变化规律和渗透稳定性,并对坝坡瞬态抗滑稳定系数进行了计算。结果表明:水位骤变过程中,坝体处于非稳定渗流状态,浸润线呈突起弯曲状并不断变化,且水位变化速率越快,弯曲越明显;水位骤升阶段,非稳定渗流场等势线整体向上游偏移,对应大坝典型部位的渗透坡降明显大于该水位时稳定渗流场的,且水位上升速率越大,渗透坡降越大,超过允许渗透坡降时可能发生渗透破坏;上游坝坡在非稳定渗流阶段的瞬态稳定安全系数变化较大,水位升高对其稳定有利,水位骤降超静孔隙水压力来不及消散,形成反向渗流,坝坡稳定性降低明显,且水位下降速率越大,稳定性越低。     

浅谈锁水阁水库大坝水位缓慢降落期的渗流及稳定计算

根据对锁水阁水库大坝非稳定渗流的分析,库水位由正常蓄水位缓慢降落至死水位期间(简称"缓慢降落期")的坝体浸润线明显比死水位时的稳定渗流期浸润线要高出很多,且上述库水位的缓慢降落情况并不少见。不论采用瑞典圆弧法还是简化毕肖普法,由此缓慢降落期浸润线计算所得上游坝坡抗滑稳定安全系数均比死水位时稳定渗流期浸润线计算所得的安全系数小很多。瑞典法计算上游坝坡的抗滑稳定安全系数小0.541,毕肖普法计算的小0.529。瑞典法计算库水位缓慢降落期的上游坝坡抗滑稳定安全系数小于规范规定值1.21,不满足要求。     

混凝土面板堆石坝垂直缝止水劣化过程量水堰监测分析

为研究混凝土面板堆石坝垂直缝接缝止水劣化引起的渗漏量和渗透坡降的变化规律,以某面板堆石坝为例,采用有限元计算方法,模拟了面板左岸垂直缝、面板中间垂直缝、面板中间垂直缝不同高程分别发生止水劣化过程中的渗流,计算了不同工况下通过面板渗漏量、量水堰渗漏量测值、浸润面分布,分析渗透坡降和量水堰测值的关系。计算结果表明,量水堰测值能够反映出面板垂直缝止水劣化程度及垫层区渗透坡降是否超出允许值;随面板止水劣化,面板中间垂直缝较面板左岸垂直缝引起的渗漏量更大、浸润线上升更为明显;面板中间垂直缝随高程降低,引起的渗漏量增加、浸润线上升更为明显。     

坝坡外水体对土坝坝坡稳定性的影响分析

针对某土工膜斜墙坝在运行期由于泄洪、暴雨、坝体排水不畅、土工膜缺陷渗漏等原因导致的浸润线上升、下游水位上涨等情况，分析了坝坡外水体对坝坡稳定的影响。计算分别采用简化Bishop法和有限单元应力法，其中简化Bishop法通过静水压力法和置换容重法对坝坡外水体进行考虑。分析结果表明：由于浸润线上升和下游水位上升两者的共同作用，最小安全系数会随着出逸点的升高而减小，但考虑到上下游水位差减小，最小安全系数减小的速率会越来越慢。坝坡外水体对坝坡稳定的影响有利有弊，应合理利用。     

库水位骤降条件下涉水边坡抗滑桩加固效果

针对工程实践中涉水边坡抗滑桩设计技术规范欠缺、计算模型过于简化等问题,采用强度折减拉格朗日差分法模拟分析水位骤降速度、水深坡高比、抗滑桩桩位等因素对涉水边坡抗滑桩加固效果的影响。结果表明:库水位骤降速度越大,抗滑桩加固后的边坡安全系数越小;与抗滑桩加固前相比,抗滑桩加固后水深坡高比与边坡安全系数的关系发生了较大变化,应计算最大库水位骤降速度工况下不同水深坡高比对应的边坡安全系数,取其中最小的边坡安全系数作为边坡稳定性判别依据;库水位骤降条件下,抗滑桩布设的位置对边坡加固效果具有较大影响,可根据不同桩位条件下的水深坡高比与边坡安全系数的关系曲线确定合理桩位。     

库水位下降条件下土石坝渗流场数值模拟

以某水库土石坝为研究对象,利用Geo-Studio软件中的Seep/W模块对上游不同水位条件下的稳态渗流场和不同库水位下降速率条件下的瞬态渗流场进行数值模拟,分析了坝体浸润线、压力水头、体积含水量和水力梯度的变化规律。结果表明,在稳态渗流中,上游水位越高,坝体浸润线也越高,截面流量越大,坝体的安全性越低;库水位下降对坝体临水侧渗流场影响较大,且坝体内自由水面下降存在明显的滞后现象;水位下降速度越快,压力水头、体积含水量和水力梯度的变化对上游坝坡的安全稳定越不利。     

Slide2软件在库水渗流作用下边坡稳定性分析中的应用

在库水渗流作用下,水位变化会产生非稳定渗流,土体的渗透性质会影响土体中水压力分布,这些因素都将直接影响到岸坡的稳定性。利用Slide2程序,以岸坡库水水位下降速率和土体渗透系数为单一变量进行验证分析,分析结果表明,当库水水位下降越快或者土体渗透系数越小时,岸坡稳定性越差。当土体渗透系数越小或者水位下降速率越快,从浸润线位置上分析时,坡体内浸润线的位置相对越高,从而导致岸坡稳定性也越差。