横山岭水库黏土斜心墙土石坝渗透参数敏感性分析

为研究黏土斜心墙土石坝坝体各分区及坝基土石料渗透系数对渗流场计算结果的影响,以横山岭黏土斜心墙土石坝为例,基于正交设计法,就坝体各分区及坝基土石料渗透系数取值对心墙逸出高程H、心墙最大水力坡降Jmax及坝轴断面单宽渗流量q等渗流场指标的敏感性进行分析。通过分析,分别得到黏土斜心墙土石坝不同部位土石料渗透系数值对3个渗流场指标的敏感性大小排序,确定了各指标的主要影响因素,并讨论了主要影响因素与渗流场指标的关系。研究结果可为斜心墙土石坝的结构设计及施工提供参考。     

粗颗粒土渗透特性的试验研究

对粗颗粒土渗透特性进行了研究.通过干密度与临界坡降和渗透系数的相互关系以及细料含量与临界坡降和渗透系数的相互关系,分析粗粒土的细粒含量和试样的干密度等主要因素对渗透系数及临界坡降的影响,从而分析粗粒土的渗透特性.     

粗粒土的渗透特性及渗流规律

木文以渗透试验资料为基础,从粗粒土的粗料含量,细料性质等主要因素对渗透系数、水力破坏坡降的影响,分柝研究了粗粒土的渗透特性;还引述了前人的部分研究成果,并在此基础上建议用V=K_GJ~表示粗粒土的基本渗流规律。     

黏土斜心墙土石坝稳定性影响因素分析

以具体工程实例为研究对象,研究了黏土斜心墙防渗体在坝体中位置、上游坡度、渗透系数变化对斜心墙土石坝渗流和坝坡稳定的影响,以及坝高和黏土斜心墙高对坝体渗流及稳定性的影响,结果表明:斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度和坝高对坝体渗透稳定的影响甚微,但斜心墙渗透系数对坝体渗透稳定的影响较大,是影响坝体渗透稳定的关键因素;坝高对上游坝坡稳定的影响幅度相对较大,是影响上游坝坡稳定的关键因素,斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度、渗透系数对上游坝坡稳定的影响甚微;斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度、渗透系数和坝高4组参数的变化对下游坝坡稳定安全系数虽然有影响,但影响甚微。     

瀑布沟高心墙土石坝渗流分析

在深覆盖层地基上修建高土石坝,其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题.防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位.根据瀑布沟土石坝防渗体系的结构特点,利用有限元方法对瀑布沟土石坝进行了渗流分析.结果表明:坝体渗流与应力变形计算时,副防渗墙按40％承担水头较为合适;连接部位的渗透坡降是非均匀变化的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的坡降最大.研究结论可以为类似工程提供参考和借鉴.     

掺砾心墙料的中三轴渗透试验

为获得掺砾心墙料在复杂应力状态下的渗透性能,采用改进的中三轴仪进行了掺砾心墙料的渗透试验,研究了不同围压、土石比和水头差对掺砾心墙料渗透系数的影响。试验结果表明:土体围压越大,掺砾心墙料渗透系数越小,呈负指数形式递减;当围压增大到一定值时,土体很难被进一步压密,掺砾心墙料渗透系数基本不变;土石比越小,掺砾心墙料渗透系数越大,当砾石含量超过某一值时,掺砾心墙料渗透系数迅速增大;水头差较小时,不同的水头差对掺砾心墙料渗透系数几乎没有影响。     

特高土心墙堆石坝坝基防渗体渗流-溶蚀特征研究

针对渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀问题，构建了以孔隙水压力、固相钙浓度与钙离子浓度为自由度的水泥基材料渗流-溶蚀耦合模型。以长河坝工程为背景，研究了特高土心墙堆石坝的渗流溶蚀特征，探讨了渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的失效标准，预测了坝体的服役年限。渗透溶蚀效应降低了坝体的防渗能力，服役100 a后坝体浸润线逸出点将较初始时刻抬升1.95 m;随着服役年限的增加，覆盖层、副防渗墙的渗透坡降增加，心墙、主防渗墙和防渗帷幕的渗透坡降降低;水泥基材料固相钙溶蚀相对严重的区域集中在两道防渗墙中下部、固结灌浆靠下游侧及防渗帷幕，靠近复合土工膜和高塑性黏土的坝基防渗体溶蚀程度较低。从固相钙的分解率、渗透系数、渗流量、渗透坡降和边坡稳定等角度分析，认为考虑渗透溶蚀效应时长河坝的服役年限约为68.3 a，降低主防渗帷幕的初始渗透性可较为有效地延长坝体服役年限。特高土心墙堆石坝坝基水泥基结构渗透溶蚀效应不可忽视，其设计、运行及维护应充分考虑水泥基材料的渗透溶蚀效应。     

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。     

特高心墙堆石坝蓄水工况非稳定渗流分析

某特高心墙堆石坝库水位在蓄水期上升较快，为保证心墙等关键部位的渗透稳定性，根据实际监测资料确定计算工况，基于非稳定饱和-非饱和渗流理论，采用有限元法计算坝体非稳定渗流场。计算结果表明：蓄水过程中，心墙防渗效果较好，坝体内等势线向心墙上游侧表面集中，渗透坡降最大达到11.52,此值超过了心墙现场检测的平均破坏坡降，但并未达到反滤层保护下的允许渗透坡降，渗透稳定满足要求。计算成果可为此工程后续蓄水以及类似工程提供参考。     

穿江管道对堤防渗透安全的影响研究

穿江管道从堤防下方穿越时改变了渗流场,可能影响两岸堤防的安全。采用数值模拟方法,重点分析在不同渗透系数下穿江管道埋深和穿越位置对堤防渗透安全的影响,首先采用ANSYS软件建立有限元模型,然后通过有限单元法计算渗流场,并根据临界水力坡降判断堤防的渗流稳定性。数值模拟结果表明:管道的穿越位置与地层渗透系数对堤防地基最大渗透坡降影响显著;穿越位置距堤脚越远、地层的渗透系数越小,最大渗透坡降就越小;穿越位置最好布置在堤防背水侧距堤脚70 m以外;管道的埋深对渗透坡降影响并不明显。最大渗透坡降易出现在渗透系数差别较大的两种材料接触的地方,如管道出(入)土点与地层相交处、堤防堤脚与地基交界处,这些部位需重点进行防渗处理。     

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。     

瀑布沟心墙砾质防渗料防渗与抗渗性能研究

瀑布沟水电站大坝在国内首次将砾质土用作高土石坝心墙防渗料，为充分了解砾质土的防渗、抗渗性能，在填筑标准确定之后，系统地研究了组、细骨料含量、填筑状态和渗透比降对土料防渗能力的影响，并对土料下游加反滤后抗渗能力的变化及淤塞情况进行了研究，全面评价了土料的适用性，为工程渗流控制设计提供了依据。     

深覆盖层上高土石围堰渗流场的敏感性分析

以某建基于深覆盖层上的高土石围堰工程为例,运用有限元法,进行了其渗流场关于覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数的敏感性分析,探讨了围堰渗流场关于这些材料渗透系数的敏感性特征。结果表明:覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数越大,围堰下游边坡出逸点越高,围堰及其地基的单宽渗流量越大,出逸段最大渗透坡降越大。因此,对于深厚覆盖层上的高土石坝围堰工程,覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙的渗透系数对其渗流场具有显著影响,在工程勘察设计过程中应尽可能合理地确定这些材料的渗透系数,以便通过准确合理地确定围堰及其地基渗流场,为围堰稳定分析提供可靠的依据。     

尼山和波太基山两座高土石坝渗透破坏原因分析结果的异议

波太基山和尼山两座高土石坝心墙渗透破坏原因分析结果颇受国内外工程界所重视。有些学者认为,土料中小于0．005mm颗粒含量小于10％是主要原因,高土石坝防渗土料中小于0．005mm的颗粒含量应保证大于10％。本文分析结果认为,尼山坝渗透破坏原因主要是反滤料过粗,无法阻止心墙土料的管涌破坏。波太基山大坝渗透破坏原因是,目前反滤层的设计方法尚不适合用于砾石或碎石土出现裂缝后保证裂缝自愈的条件,今后需进一步开展这类土的反滤层设计准则的研究。对100m高度以上已建土石坝的资料统计结果表明,心墙土料中80％以上是碎石或碎石土,其中有60％的土料小于0．005mm颗粒含量的平均值不大于10％,并且95％以上的高坝都在正常运行。20世纪50年代以后土石坝在高山峡谷中迅速发展,得益于砾石土的广泛使用,更得益于小于0．005mm颗粒含量不大于10％的砾石土的广泛使用。     

粗粒含量对砾质土工程性质影响的研究

 在重型击实或碾压后，砾质土的工程性质主要受粗粒含量的不同而变化。本文结合水布垭高心墙堆石坝防渗材料的研究，分析了粗粒含量对砾质土压实性、渗透性、压缩性、应力应变关系参数的影响。研究表明：砾质土压实性和渗透性除与粗粒含量有关外，还与细料特性有关；相同压实条件下，强度参数与P5关系密切。     

瀑布沟大坝防渗墙应力分布特性及机理探讨

瀑布沟水电站大坝为砾石土心墙堆石坝，坝基为深厚河床覆盖层，最大深度达到75.36 m。坝基覆盖层防渗采用两道各厚1.2 m的全封闭式混凝土防渗墙。为了探讨防渗墙的应力分布特性，首先，根据瀑布沟水电站大坝施工期应变监测成果，综合分析墙体应变变化分布特征；其次，基于混凝土徐变和应力松弛理论，应用松弛法将混凝土应变转换为应力；最后，综合各相关影响因素对防渗墙应力分布机理进行探讨。结果表明：偏应变所占比例基本上在5%以内，施工期防渗墙未出现较大偏心受压的情况；防渗墙最大压应力发生在墙体中部，其量值为顶部和底部的7～9倍；影响防渗墙应力分布的主要原因是墙体和河床覆盖层不均匀沉降（变形不协调）而产生的负摩阻力。分析指出：在防渗墙的结构设计中应重点考虑负摩阻力的影响。     

水布垭水利枢纽页岩风化料击实和渗透特性试验研究

设计中中的清江水布娅水利枢纽大坝为２２７ｍ高的心墙堆石坝，其心墙防渗料的主要料源为页岩风化料。由于风化料、砾质土较之纯粘土具有更高的强度、变形模量和抗渗透破坏的能力以良好的施工性能，将其用作高土石坝防渗心墙材料已是世界上的坝工的潮流。结合水布娅水利枢纽的坝址比选，对页岩风化料工程性质进行了试验研究，研究成果表明，页岩风化料的级配具有宽组配，不连续、不稳定的特性，页岩风化料的击实性能良好，以全风化和     

深厚覆盖层中局部强透水层对渗流的影响研究

中国西部地区的深厚覆盖层坝基中常存在局部强透水层,其孔隙比大和渗透性强等特点对坝基渗流存在不利影响,是渗流控制中的薄弱环节。基于非饱和土渗流理论,借助有限元软件Seep/w建立数值模型,得出渗流量和坝踵处渗透坡降、出逸坡降,分析强透水层深度、厚度、连续性对渗流场的影响。结果表明:当强透水层深度大于防渗墙时,渗流量和坝踵处渗透坡降随强透水层深度的增大而减小;反之,渗流量则随着强透水层深度的增加而增大,坝踵处渗透坡降先降低后增大。渗流量、坝踵处渗透坡降、出逸坡降皆随着强透水层厚度的增加而增大。渗流量和出逸坡降随着强透水层上游开口长度的增加而增大;坝踵处渗透坡降以上游开口长度50 m为分界线,先增大后降低。渗流量和坝踵处渗透坡降以下游开口长度40 m为分界线,先增大后降低;出逸坡降随强透水层下游开口长度的增加而增大。当防渗墙深度小于55 m时,渗流参数随强透水层底端开口长度的增加而显著增大;当防渗墙深度为60～100 m时,渗流参数仅有较小幅度增大;当采用全封闭式防渗墙时,渗流参数随着底端开口长度的增大反而降低。     

无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响

采用边界元法研究无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响。土石坝坝基渗流量随铺盖的延长逐渐减小，并呈抛物线形分布；当铺盖长度达到一定值时，水力坡降稳定且渗流量的变化也不明显。由此，提出了建在无限深透水地基上的土石坝水平铺盖长度与坝前水头的关系。     

两河口水电站心墙防渗料掺砾试验

为改善作为心墙防渗料的含砾低液限黏土的强度和变形性质,对两河口水电站300 m级心墙堆石坝防渗料进行掺砾研究,分别进行了击实试验和力学性质试验。试验结果表明:随着掺砾比增大,心墙防渗料的最大干密度逐渐增大,最优含水率逐渐减小;掺砾比为40%的心墙防渗料的变形和强度性质较好,临界水力梯度最高;掺砾比为30%和40%的心墙防渗料的渗透系数更接近规范要求。推荐两河口水电站心墙堆石坝心墙防渗料的掺砾比为40%。