高面板堆石坝施工期防洪度汛的渗流问题研究

高面板堆石坝工程时常面临施工期挡水度汛的情形, 针对度汛期渗控体系不完善的渗流问题, 依托某高面 板堆石坝工程, 考虑坝体填筑、 防渗体系以及基岩分布等因素, 建立三维有限元计算模型, 并采用改进结点虚流 量法进行渗流场仿真计算, 得到不同度汛方案下坝体渗流场的水头分布、 浸润线和渗透坡降, 系统分析了施工期 挡水度汛情形的渗流场规律和特点。结果表明, 若坝体防渗体系不完整, 施工期坝体会引起显著的渗流问题, 易产生第二渗控线发生渗透破坏的危害, 应确保坝体挡水时渗控体系的有效性, 并严格控制第二渗控线的施 工质量。     

混凝土面板堆石坝垂直缝止水失效后的集中渗流场分析

以白龙江某水电站混凝土面板堆石坝工程为例,根据提出的"分区模拟,等效组合"思想,建立两级拟三维有限元模型,研究了各渗流要素随失效缝位置、缝长、缝宽和垫层料渗透系数的变化情况,及底部面板上方的砂壤土覆盖在减小渗漏量、降低垫层料水力坡降等方面的作用,并对垂直缝进行了自愈效果分析,给出了该工程面板垫层料渗透系数的建议值,验证了工程设计的合理性.     

水布垭面板堆石坝渗流场分析和分区材料允许比降设计指标研究

 采用饱和非饱和非稳定渗流模型对水布垭面板堆石坝在正常运行、面板局部缺损和面板失效等工况下的渗流场进行了较全面的模拟计算,分析了大坝各分区的水头和比降的分布,确定了垫层、过渡区和主堆石区可能出现的最大比降。这种最大比降对坝体渗透稳定性具有控制意义。据此提出了分区材料允许比降设计指标的建议值,为评价面板堆石坝分区之间水力过渡合理性和渗透稳定性提供了依据。     

漳泽水库坝基渗透稳定分析

文章根据土石坝渗流理论，着重对漳泽水库坝基渗透做了全面分析，并提出安全评估，对今后漳泽水库工程管理有现实意义。     

立洲RCC拱坝渗控方案的三维有限元优化分析

以四川木里河立洲水电枢纽工程为研究对象,对坝区的渗控措施展开研究。利用ANSYS12.1建立三维有限元渗流模型,计算分析得到了各渗控方案的渗流特征和渗透压力变化规律。对各方案中关键部位的渗透比降、渗漏量和典型剖面渗流场的渗压、地下水位等特征量进行比较分析后,得知:(1)立洲拱坝渗控措施设计方案的防渗帷幕和排水孔幕能有效降低坝后渗流浸润线,对于减小坝基、坝肩扬压力、改善坝基和坝肩受力条件起到了良好的作用;(2)加深帷幕和排水孔幕、增厚帷幕对降低坝区渗透压力作用不大;(3)适当增加f5断层附近防渗帷幕的深度,可防止f5断层形成渗漏通道,影响坝区渗透稳定;另外,取消第一层排水幕、缩短坝肩防渗帷幕延伸长度,可使渗控措施在满足渗流安全的前提下更为经济。     

Seepage and stress analysis of anti-seepage structures constructed with different concrete materials in an RCC gravity dam

This study used the finite element method(FEM) to analyze the stress field and seepage field of a roller-compacted concrete(RCC) dam, with an upstream impervious layer constructed with different types of concrete materials, including three-graded RCC, two-graded RCC, conventional vibrated concrete(CVC), and grout-enriched vibrated RCC(GEVR), corresponding to the design schemes S1 through S4. It also evaluated the anti-seepage performance of the imperious layer in the four design schemes under the normal water level and flood-check level. Stress field analysis of a retaining section and discharge section shows that the maximum tensile stress occurs near the dam heel, the maximum compressive stress occurs near the dam toe, and the stress distributions in the four schemes can satisfy the stress control criteria. Seepage field analysis shows that the uplift pressure heads in schemes S3 and S4 descend rapidly in the anti-seepage region, and that the calculated results of daily seepage flow under the steady seepage condition in these two schemes are about 30%e50% lower than those in the other two schemes, demonstrating that CVC and GEVR show better anti-seepage performance. The results provide essential parameters such as the uplift pressure head and seepage flow for physical model tests and anti-seepage structure selection in RCC dams.     

有限单元法分析碾压式均质土坝渗流稳定

对楼庄水库碾压均质土坝坝坡稳定、渗流稳定进行了分析,其中渗流场的分析采用有限单元法计算,运用加权残余法对模型进行离散,渗透坡降采用达西定律计算得到,稳定分析运用有效应力圆弧滑裂面法计算。     

基于IGW的各项异性地层渗流数值计算分析

渗流严重危害着水利工程,以往渗流分析集中在各项同性,但近些年对某些复杂地层的研究,发现地层渗流表现出强烈的各项异性,而且各项异性的危害性比各项同性更大。为了实现对土石坝各项异性地层的二维渗流场真实区域的数值模拟,利用IGW数值模拟软件,基于孔隙介质模型,求解土石坝各项异性地层的渗流场,对正常蓄水位渗流场进行模拟分析。结果表明,坝体浸润线随各项异性的增大而逐渐抬高,浸润线出逸点坡降逐渐变小;增加各地层渗透系数(K)值,地基渗透流量(Q)随渗透系数的增加而加大,浸润线逸出坡降也加大,结果可为土石坝各项异性地层渗流计算及工程所需的合理防渗措施提供依据。     

某面板堆石坝施工期基坑渗水成因研究

某面板堆石坝施工期基坑发生严重渗水,影响施工正常进行。检查发现下游导流明渠由于施工质量问题,出现局部开裂导致漏水,并且漏水处下部粉土质砂发生塌陷。采用有限元法,对上游围堰、堆石坝基坑和导流渠道进行了数值建模和三维渗流场计算分析。通过对比渠道正常运行和带缺陷运行的三维渗流场和土体渗流比降的变化,揭示了渠道漏水对整体渗流场和渗流量的影响,论证了塌陷产生的原因。提出了加深防渗墙和提高渠道施工质量的建议。     

A simplified physically-based breach model for a high concrete-faced rockfill dam: A case study

A simplified physically-based model was developed to simulate the breaching process of the Gouhou concrete-faced rockfill dam (CFRD), which is the only breach case of a high CFRD in the world. Considering the dam height, a hydraulic method was chosen to simulate the initial scour position on the downstream slope, with the steepening of the downstream slope taken into account; a headcut erosion formula was adopted to simulate the backward erosion as well. The moment equilibrium method was utilized to calculate the ultimate length of a concrete slab under its self-weight and water loads. The calculated results of the Gouhou CFRD breach case show that the proposed model provides reasonable peak breach flow, final breach width, and failure time, with relative errors less than 15% as compared with the measured data. Sensitivity studies show that the outputs of the proposed model are more or less sensitive to different parameters. Three typical parametric models were compared with the proposed model, and the comparison demonstrates that the proposed physically-based breach model performs better and provides more detailed results than the parametric models.     

面板极端破坏情况下面板坝的渗流分析

用有限元方法计算了当面板接缝失效或出现裂缝的非常工况下的渗流场,以探讨面板极端破坏情况下对大坝渗流场和渗透稳定性的影响。根据大坝设计剖面和地形剖面划分网格,采用固定网格有限元渗流分析方法,计算了面板堆石坝正常和非常工况下大坝渗流场和渗流量。通过比较计算结果,对面板堆石坝的设计提出建议。     

基于渗透特性的面板堆石坝垫层料适用性研究

垫层是面板堆石坝的重要分区之一。青海石头峡水电站面板堆石坝填筑施工之前,河床砂砾石料场的检测成果显示,筛除100 mm以上直径颗粒后的土料(直接筛分料),其细颗粒含量很容易低于要求的垫层料范围下限。针对直接筛分料和过渡料开展了渗透变形和反滤试验,运用数值模拟方法预测了大坝渗流场分布及垫层与过渡区可能出现的最大渗透比降。从大坝渗漏控制和渗透稳定性功能要求出发,分析认为直接筛分料不适用于石头峡大坝垫层。针对直接筛分料提出了改进方案,即掺入粒径5 mm以下的颗粒,通过渗透变形和反滤试验复核了改进料作为垫层料的适用性。工程建成后,水库蓄水期间运行性态良好,并经受了地震的考验。通过实例研究,强调了填料特性研究应贯穿土石坝建设的全过程,尤其应重视填筑施工之前尽早开展实际用料适用性的复核试验与评价工作。     

黑河金盆水库坝区三维渗控效应评价与材料参数敏感性分析

渗流控制是土石坝工程建设面临的关键问题之一,渗流分析是实现渗控效应评价和渗控优化设计的主要途径。针对黑河金盆水库工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立包含主(副)坝、坝基、库盆和左岸单薄山梁的三维渗流计算模型。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式方法,对黑河金盆水库坝区进行长期稳定渗流精细模拟。基于实测结果与数值计算成果的对比分析,论证了Signorini型变分不等式方法在土石坝枢纽渗流分析中的有效性和正确性。基于数值计算结果深入分析了坝区的渗控效应及渗透稳定性,研究了渗控效应对黏土心墙、帷幕、山岩材料渗透参数的敏感性。结果表明:黑河金盆水库坝区各分区渗流量和各关键部位的最大水力坡降均在安全稳定范围内,工程渗控措施效果显著;坝区渗控效应对防渗帷幕以及山体材料渗透系数的变化较为敏感,坝体内部总水头及关键部位水力坡降随黏土心墙渗透系数的增加而增加。研究成果对土石坝坝区整体渗流分析及渗控优化设计具有借鉴意义。     

东谷水库大坝渗流监测资料分析

根据东谷水库大坝渗流监测资料,定性分析了测压管水位变化过程、位势过程、渗漏量过程等.建立了测压管水位、渗漏量回归统计模型,定量分析了测压管水位的影响因素.结果表明,回归拟合效果较好,大坝浸润线趋于升高,渗漏量趋于减小,坝体整体渗透性降低,大坝渗流运行正常,分析结论可为东谷水库大坝渗流安全评价提供技术支持.     

水位降落时土坝坝体渗流特性的交互式有限元模型

利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。     

透水地基上填土成层土坝的渗流特性及加固措施的研究

本文以黄泥埠土坝断面为研究代表,对填土成层土坝进行了无防渗设施、垂直防渗、水平防渗、坝下游挖排水沟及防排结合的十多组方案的渗流电拟试验,并且分析了不同防渗措施的渗流状态,基本摸清了透水地基上填土成层土坝的渗流特性,提出了这类土坝分别采用以防为主、挖排水沟及防排结合加固方案,其适用条件及采用相应的渗流控制措施时应注意的问题,为治理这种特殊类型土坝的险情提供了科学的依据。     

DG水电站F3断层渗流控制数值模拟研究

采用ABAQUS有限元软件,建立了 DG水电站坝址区三维渗流数值模型,开展防渗帷幕对坝址区三维渗流场影响的数值模拟研究.结果表明:数值模拟所得压水过程的P-Q曲线呈线性增加,与实际现场压水试验的P-Q曲线相近,数值模型可靠;F3断层处的渗流速度随着距坝后出逸点距离的增大而逐渐减小,在30 m范围之内,流速下降比较快;随...     

耿楼枢纽渗透安全稳定性分析

耿楼枢纽工作区内建筑物结构复杂,诸多因素存在不确定性,采用常规的工程手段很难对闸址区的渗流稳定性做出定量的评价。为此,选取几种不同的上下游水位差,利用大型非线性有限元软件ABAQUS分别建立3种工况下渗流稳定性分析的三维模型,通过不同工况下的闸址区渗流场的三维有限元模拟,对闸址区的渗流稳定性做出评价,从而指导工程施工及运营。     

地下厂区渗流场参数反演分析及帷幕布置方案研究

现代水电站建设中,地下厂区规模日趋宏大。由于地下厂区多位于降雨形成的天然水位线以下,渗漏成为主要问题。针对某工程复杂的地质条件和防渗措施,建立厂房区及坝区的三维整体模型,采用三维有限元法对稳定渗流场进行计算。运用反问题正算的方法反演枢纽区天然渗流场,在此基础上,对两种不同帷幕布置方案下厂区渗流场、渗流量以及坡降等水力要素进行对比分析。分析表明:枢纽区天然水位较高,防渗帷幕和排水孔幕组成的渗控系统对厂房区地下水位具有较好的控制作用;厂前封闭式帷幕相对于开敞式帷幕的渗控效果更加明显,结合渗流控制效果和工程造价的角度,优先推荐采用封闭式帷幕进行厂区渗流控制。     

粘土心墙坝渗流场分析

通过渗流场和温度场的基本微分方程及边界条件的比较分析，将ANSYS软件的热分析模块应用于渗流场的分析，并采用生死单元技术，通过迭代算法计算自由水面位置（浸润线），解决了某实际工程粘土心墙土石坝渗流稳定问题的求解。该方法可以解决复杂边界、多种介质的渗流问题，同时为其他实际工程设计应用提供了强有力的手段。