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。     

某邻近堤防深基坑工程防渗帷幕布置研究

某深基坑工程地处京杭运河扬州段堤防东侧,基坑开挖深度范围内及坑底存在粉土、粉砂层,易发生渗流安全事故,威胁堤防安全。基于MIDAS GTS根据地质勘察资料建立三维有限元仿真模型,详细计算了添加帷幕前后及不同侧向帷幕宽度下各开挖阶段的渗流情况,分析了侧向帷幕宽度与堤防、基坑的影响关系。计算结果表明,不加帷幕时近堤防侧基坑2个角点渗透逸出坡降最大,其附近易出现渗透破坏;侧向帷幕宽度的增加有造成中间帷幕底部渗透坡降稍微增大的趋势;从技术、经济角度,基坑侧向帷幕宽17 m时防渗效果较为显著;帷幕中间底部及侧向帷幕断头处渗透坡降较大,需密切关注。研究结果为相似工程帷幕的设置提供了经验参考。     

堤防工程渗流稳定性数值分析

渗流稳定是堤防工程安全的关键问题之一.介绍了渗流稳定分析的数值分析方法,并结合工程实例对堤防工程稳定流进行渗透稳定性数值分析,重点比较与评价桩基施工前后的渗流性状.计算结果表明,桩基础建设后土层最大渗透坡降均较建设前稍有所增大,但均未超过上层覆土层粉质黏土的临界渗透坡降(0.4～0.5),不会造成堤防渗透破坏.     

水位升降条件下后张堤堤防非稳定渗流分析

采用二维有限元数值模拟方法对后张堤堤防进行了非稳定渗流分析,研究了洪水过程中堤防及两岸渗流场的变化情况。计算结果表明:洪水位升降过程中,两岸自由水面变化受洪水位影响较小,洪水位主要影响区域位于堤防内;堤防迎水坡最大渗透坡降随水位上升而增大,随水位下降而减小;受地层材料渗透性影响,同一水位条件下,上涨时的最大渗透坡降小于下降时的最大渗透坡降;在快速退水初期,左右岸迎水坡附近最大渗透坡降均高于相应土体的允许渗透坡降,建议采取相应防渗加固措施。     

跨越堤防桥梁基础对堤防渗透稳定性影响分析

渗透破坏是河流堤防最主要的破坏形式之一,当建设跨越河流的桥梁设施时,其基础将对堤防渗流场的分布规律产生一定影响.为了确保堤防稳定性及长期安全运行,有必要对桥梁基础建设前后堤防的渗流场进行对比分析,从而评价基础施工前后堤防土体的渗透稳定性.采用三维有限元数值模拟方法对钟祥汉江二桥桥墩修建前后堤防的稳定-非稳定渗流场开展对比分析.研究结果表明,桥梁基础对渗流场的影响不大,堤身渗流溢出部位的渗透坡降变化很小,各个土层的渗透坡降变化小于2％,建设桥梁基础不会显著改变堤防的渗透稳定性.     

基于Autobank软件的温州海塘工程堤防渗流稳定性计算

渗流是引起堤防破坏的主要原因。在对渗流稳定进行理论分析的基础上,利用Auto Bank有限元技术,对温州海塘工程堤防渗流稳定进行计算分析。运用软件的全自动网络划分功能,通过迭代法计算得出堤身的浸润线和下游逸出点位置,并由此计算出渗透坡降及渗流量,最终根据计算结果对堤防在渗流作用下的安全性做出评估。     

嘉鱼大桥跨越长江堤防段稳定-非稳定渗流分析

采用三维有限元数值模拟方法对嘉鱼桥基础修建前、后长江堤防的稳定-非稳定渗流场开展对比分析,结果表明:桥梁基础对渗流场的影响不大,堤身渗流溢出部位的渗透坡降变化很小,各个土层的渗透坡降变化小于1%,建设桥基不会显著影响堤防的渗流稳定性.     

长江簰洲湾堤防溃决原因分析和重建方案研究

长江簰洲湾堤防位于二元结构地基之上，1998年特大洪水期间，由于长期高水位浸泡，堤身和堤基已充分饱和，渗流计算结果表明，堤基弱透水覆盖层承受着40％的堤防水头，但堤基覆盖层的厚度较小，堤防溃口时堤基覆盖层的渗透坡降接近甚至超过了临界渗透坡降，因而堤基覆盖层被渗流顶穿，粉细砂层随之发生管涌，最终导致堤防溃口，因堤基粉细砂层厚度大，垂直防渗措施不适于该堵口复堤工程，经渗透稳定性评价和综合分析，建议在簰洲湾堤防堵口复堤工程中采用堤外铺盖和堤内压盖相结合的渗流控制方案，实践证明该渗控方案易于实施，安全可靠，经济合理。     

某电站工程设计变更防洪堤渗流稳定分析

为了验证某电站工程防洪堤结构设计变更的可行性与合理性,采用水工结构有限元分析软件Autobank对某区两段2级堤防进行渗流稳定计算分析,结果表明:①两段堤防的渗流出口最大渗透坡降分别为0.051和0.033,均在允许坡降范围内;②防洪堤的单宽渗流量和累计渗流量很小,对电站库区蓄水没有影响;③两段堤防在3种不同运行工况下的边坡安全系数均大于规范要求的最小值。说明本次两段堤防的结构变更设计是合理可行的。     

基于LHS-MC的堤防渗透破坏风险分析

以有限元法分析为基础,结合拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法(LHS-MC),可对不同洪水位下的堤防渗透破坏风险进行分析。在分析中,考虑堤防土体渗透系数的不确定性,将其视为服从正态概率分布的随机变量,计算得到堤防相应的最大水力坡降,并通过统计N次计算结果,根据渗透破坏功能函数,计算堤防在相应水位下的破坏概率。首先,采用拉丁超立方抽样方法对渗透系数进行N次抽样;然后,对每一次抽样进行一次确定性有限元渗流不同水位条件下的渗透破坏概率计算。结果表明:堤防渗透破坏的概率随着水位的上升而变大,渗透系数的随机性也对堤防渗透破坏影响较大,拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法应用于水工结构破坏风险分析,可有效提高计算效率。     

双层堤基异常渗漏对堤防温度场分布的影响研究

通过对双层堤基异常渗漏险情作用下的温度场进行分析计算,结果表明,渗流场对堤防内部的温度场分布具有重要影响,当覆盖层中薄弱环节的渗透系数超过粉砂以后,即可在渗漏通道出口观测到明显的低温区,并且该低温区受气温变化的影响较小,因此,通过监测堤防背水侧地面温度的异常变化进而探测出异常渗漏险情在技术上具有一定的可行性,并且在异常渗漏险情发生和发展的早期即可成功探测到,有利于实现"抢早抢小"的目标。研究成果可以为堤防渗漏险情快速遥感探测技术的进一步研发提供一定的理论支撑。     

沮漳河堤防地基渗流控制设计周静，李红霞，卢少为

选取堤防典型地基断面,结合历史险情对不满足抗渗稳定要求的堤段,采用相应渗流控制措施,通过渗流场计算选择经济合理的防渗排水设计方案,为沮漳河堤防地基处理提供了可靠的依据,可供类似堤防及堤基处理设计提供参考。     

龙家山堤防工程复合灌浆新工艺及渗控优化研究

龙家山水电站库区一段堤防工程,堤内直接挡水,堤外承担防护;堤基为古河床冲击层,深厚强透水砂卵砾石分布不均,堤身为中等透水的素填土、砂层;防护区内渗漏问题严重,常规防渗措施处理难度大、成本高。为减少堤防渗漏并改善堤身的渗透稳定性,通过现场试验研究,提出复合灌浆新工艺对堤防进行防渗处理。通过对堤防进行三维有限元模拟,分析灌浆前后堤防渗流场分布特征,比较分析渗漏量及物探成果,优化提防灌浆防渗工程。研究表明,龙家山堤防自然条件下渗漏问题严重;复合灌浆新工艺可有效解决堤防渗漏问题,形成的防渗帷幕对堤防渗流控制效果显著;灌浆防渗工程优化后可大幅减少工程量、节省投资,复合灌浆新工艺可推广应用于类似工程。     

复合土工膜土石坝渗流分析

复合土工膜作为一种新型防渗材料,在土石坝工程中已得到了广泛的应用。但关于复合土工膜的防渗机理及防渗效果还缺乏系统的理论研究,本文结合复合土工膜的防渗特性和机理,用有限元法对复合土工膜防渗土石坝进行渗流分析。计算结果表明,土石坝铺设复合土工膜后,改善了渗流情况,提高了蓄水能力。     

库水位骤降条件下均质土石坝渗流稳定分析

本文基于Van Genuchten非饱和渗流模型综合分析了土石坝饱和一非饱和渗流,以工程实际为例,研究了水位骤降工况下土石坝渗流稳定问题.结果表明:库水位骤降工况下,上游水位的变化对坝体渗流量的影响较大;库水位急剧降落易使浸润线形成逆向渗流形态,并造成土石坝坝坡稳定性的降低,但是当孔隙水压力消散时间足够长时,上游坝坡稳定性有一定程度的提高.     

万安水电站土石坝坝体渗流特性分析

渗流特性是反映土石坝运行性态的重要内容。依据万安水电站土石坝坝体测压管渗压水位监测资料,从渗压水位变化过程、渗压水位与上游水位相关性、坝体浸润线和心墙渗透坡降等方面,对大坝渗流特性与渗流状态进行了分析与评价。研究表明,万安水电站土石坝坝体渗压水位变化规律和坝体浸润线状态合理,心墙防渗效果较好,坝体渗流特性正常。     

不同轴压下悬挂式防渗墙堤基渗透坡降试验

为了研究含悬挂式防渗墙的强透水堤坝坝基在不同轴压状态下的渗透特性,分别开展了3种不同高度防渗墙在不同轴向应力状态下的渗流-应力耦合管涌试验。结果表明:防渗墙端部位置渗透流速较大,更易发生渗透破坏;坝基平均渗透坡降随防渗墙高度增加而减小,防渗墙渗流轮廓线上,防渗墙端部的渗流梯度最大,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基渗透坡降影响显著,管涌临界渗透坡降与轴压呈抛物线关系,防渗墙端部的渗透破坏坡降随轴压增大而线性增大。在此基础上,建立了用轴压表示的防渗墙端部渗透破坏坡降线性经验公式。     

安庆广济江堤双层地基渗流分析及工程措施

渗流破坏特别是管涌，是江堤失事的重要原因。安庆广济江堤部分堤段堤基上层是弱透水覆盖层，下层是强透水砂层，为典型的双层结构地基。1998年汛期多处发生管涌。设计采用规范公式和有限元进行渗流分析，结合实际情况，不同的堤段分别采取了垂直截渗墙、减压井和盖重等工程措施，对堤基进行加固处理。     

堤防渗流风险的定量评估方法

从渗流风险的不确定性分析出发，分别考察了影响渗流风险的主要随机因素出逸比降和临界比降，着重分析了在一定水位差条件下的边界、地质等土力因子随机特性。在此基础上，建立了定量预测堤防渗流风险率的实用模型，给出了水位高程与渗流风险之间的关系。提出了通过实际的渗流险情原观资料对模型进行反馈率定的方法，讨论了非稳定渗流条件对模型精度的影响及改进方法。本文提出的模型可预测未曾发生过的高洪水位工况下的堤防渗流风险率。     

长江江堤渗流特点及渗流控制设计

长江中下游堤防总长约3万km,是长江防洪工程体系的基础。其中主要堤防长达8000余km,是国家堤防建设重点。长江堤防多系人力填筑,坝身及堤基缺乏可靠的渗流控制措施是历年汛期产生险情的主要原因。在堤防加固工程中,掌握堤身工作及地基渗流特点,采用合理渗流控制措施,是确保堤防安全渡汛的重要前提。