雾化雨入渗条件下高拱坝下游边坡稳定性分析

高拱坝泄洪引起的雾化雨危害性大、破坏力强.采用饱和非饱和渗流有限元方法计算并分析了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律,采用非饱和强度理论及Sarma极限平衡法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.结果表明:雾化雨入渗将显著抬高边坡浅部地下水位,并在边坡平缓处和坡脚处形成对边坡稳定不利的暂态饱和区;边坡安全系数随雾化雨入渗显著下...     

基于非饱和渗流理论的水电站泄洪雾化雨渗流特征研究

介绍西藏某水电站下游滑坡堆积体的工程地质条件,确定滑坡堆积体的泄洪雾化范围和降雨强度,建立滑坡堆积体的渗流与稳定性计算模型。其次,基于泄洪雾化作用时的非饱和渗流有限单元法,分析和研究了滑坡在泄洪雾化状态下的渗流场及稳定性,得出2方面的结论 :一方面,泄洪雾化降雨在滑坡堆积体内的渗流具备2大明显特征,即渗流的阶段性和非线性渗流特征;另一方面,泄洪雾化降雨渗流特征决定了安全系数曲线具有阶段性。基于泄洪雾化降雨的渗流阶段性和非线性渗流特征,可以方便地判断泄洪雾化降雨渗流场的变化规律,以便准确指导工程实践。     

白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为深入研究雾化雨入渗引发的岩体边坡失稳机制,基于白鹤滩水电站高边坡基本地质条件和稳定性控制边界条件,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,借鉴饱和-非饱和强度理论,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律。采用严格Janbu法、Sarma法、不平衡推力法对两岸边坡进行二维极限平衡分析,并且综合分析了雾化区边坡岩体及控制性结构面的强度及荷载变化规律,计算得到雾化区边坡在各种工况条件下稳定性变化规律。分析表明,降雨入渗将使边坡坡面浅部的压力水头抬升,坡脚局部饱和区最大水位升高;同时岩体的抗剪强度减小,边坡稳定性明显下降。     

锦屏一级水电站左岸边坡渗流计算及稳定性分析

基于锦屏一级左岸高边坡基本工程地质条件,深入研究了边坡岩体的渗透特性.结合雾化降雨试验资料,利用非饱和渗流有限元方法,计算并得出了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律:雾化雨将显著抬高边坡浅层地下水水位,在边坡平缓处和坡脚处会出现暂态饱和区;不考虑防排水措施时,坡脚最大水位升幅在135 m左右,暂态饱和区水平深度在20～40 m之间;边坡上部压力水头受影响的水平深度在80～100 m,深部渗流场几乎不受降雨入渗影响;坡面防水和坡体排水措施可有效抑制地表入渗引起的压力水头升高和暂态饱和区范围扩大.同时借鉴非饱和强度理论运用Sarma法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.降雨条件下浅部滑动模式稳定系数由1.223降至1.054;深部滑移模式则由1.455降至1.416.渗流及稳定性研究成果可供雾化区边坡渗控和锚固工程设计参考.     

高坝泄洪雾化模型试验研究

泄洪雾化是近20多年来水电工程中出现的一个新课题,现在的高坝具有落差大、泄洪流量大、河谷狭窄等特点,雾化问题突出,雾化水流的研究已成为高坝建设中新的水力学关键技术问题之一.为了正确预测高坝泄洪雾化雨强分布,根据二滩、安康、岩滩和小湾等工程的泄洪雾化物理模型试验和原型观测雾化资料,得出了用物理模型来研究高坝泄洪雾化的规律,并据此设计溪洛渡水电站泄洪雾化模型,试验得出溪洛渡水电站不同工况下的雾化雨强分布,为工程防护提供了科学依据.     

泄洪雨雾输运模型及其计算验证

针对泄洪雨雾输运过程,建立了三维数学模型。该模型以空间浓度梯度为求解变量,并采用隐式迭代方法,保证了浓度计算的精度与稳定性;通过雨雾浓度与降雨强度之间的转换关系,使其能与雾化神经网络模型进行边界耦合,对外围雨雾的输运扩散进行预报。运用该模型对二滩水电站工程泄洪洞下游雾化分布进行计算,所得结果与实测结果较吻合。     

引水隧洞三维渗流场分析研究

根据工程水文地质条件,建立引水隧洞渗流有限元计算模型。确定数值模拟边界条件,结合区域内的抽水和压水试验数据,采用反演分析算法计算初始渗流场,分析了引水隧洞开挖前后各区域段的初始渗流场分布规律并进行初步分析。     

考虑雾化雨条件下边坡的稳定性分析

以锦屏水电站边坡为例,将渗流理论引入边坡的稳定分析,结合数值分析软件SLIDE,研究了边坡在不同降雨入渗深度下动水压力、安全系数的变化情况及规律,提出了降雨入渗及排水加固后的边坡稳定性评价方法。分析结果表明 随着雾化雨的降雨入渗,动水压力有不断增大的趋势,安全系数有不断减小的趋势,降雨入渗雾化3 d后,坡体下部已达到完全饱和状态,持续的雾化雨作用对坡体下部地下水位的改变不大,形成了稳定水流,边坡的安全系数也没有太大变化;同时,采用固定的土性参数来计算边坡的稳定性还不能全面地评价边坡的稳定性,土体抗剪强度参数c和φ的变异性及其相关性是影响边坡可靠度指标的一个极其重要的因素。     

非饱和渗流分析在FLAC3D中的实现和应用

基于FLAC3D内置的FISH语言,对其渗流模型进行了扩展。将实验室测得的原状黄土土水特征曲线,利用MATLAB实现了参数拟合。将拟合参数编写为子程序,在每步渗流分析中加以调用,从而实现非饱和土的渗流模拟。利用该方法与有限元法分别模拟3种边界条件下的一维入渗问题,并比较模拟结果。经验证,结果吻合。其结果对研究非饱和土理论及扩展FLAC3D在非饱和土数值计算方面的应用均具有一定的意义。     

泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法研究

为实现在综合考虑地形和环境背景场条件下,模拟泄洪期间局地区域天气环境的变化情况,以数值天气预报系统为基础,建立了泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法。结合大岗山水电站一次降雨过程和实际观测资料,拟定了泄洪雾化同化数据分类设置的参考值范围。运用泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法,对大岗山水电站泄洪期间的天气环境变量进行了同化计算。由于大岗山水电站仅有2015年9月14日15∶30—16∶40泄洪数据,选取2015年9月14日16∶00时刻模拟数据分析得到,在考虑风向变化的条件下,风速变化值为8.76 m/s,纵向影响范围约2.1 km;温度降低了3.32℃,纵向影响范围约2 km;相对湿度升高了8.71%,纵向影响范围约2.8 km。模拟结果表明,风速受水舌风影响风向改变、风速升高,温度受泄洪雾化降雨影响降低,相对湿度受雨雾蒸发影响升高。同化模拟的结果均向观测数据趋近,模拟结果符合实际的观测情况。     

泄洪雾化降雨对水布垭大岩淌滑坡地下水分布的影响研究

清江水布垭大岩淌滑坡位于水布垭水电站坝址区后部,正处于溢洪道泄洪时产生的雾化强暴雨中心地带,这种强雾化雨会显著影响滑坡体内的地下水分布,并给滑坡体的稳定带来不良后果。为全面准确地了解大岩淌滑坡体在不同外部入渗条件下的地下水流场分布情况,采用三维饱和非饱和稳定渗流有限元法对滑坡在天然降雨以及高强度雾化降雨条件下的地下水流场分布进行了计算分析,比较了滑体不同防、排渗措施的渗控效果。计算成果显示：滑体在持续的雾雨作用下将处于全部饱和状态,设置防渗排水工程措施能够比较有效地降低滑体内地下水位,即便地表防渗体系存在裂缝等隐患,结合排水洞、孔等措施,也可将滑体内地下水位基本控制在较低范围内。     

峡口塘水电站泄洪雾化数值模拟计算研究

为了预测峡口塘水电站泄洪雾化的影响范围,建立了相应的数值计算模型,利用江垭水电站泄洪雾化的原型观测资料对数值模型进行验证,计算结果与原观资料基本一致,表明该数值模型是合理的。利用验证的计算模型对峡口塘水电站5种不同工况下泄洪雾化进行预测,计算结果表明无风以及纵向风速15 m/s条件下,各级工况右岸电厂以及下游交通桥均位于毛毛雨区(10 mm/h~0.5 mm/h)外,未受到雾化降雨的影响,而坝下200 m范围内左右两岸边坡均处于暴雨区,受雾化降雨影响较大。     

大岗山水电站雾化区岩质边坡稳定性研究

水电工程中边坡规模越来越大,工程地质条件日趋复杂,工程边坡的稳定性分析日趋重要。以 在建的大岗山水电站雾化区边坡为对象,采用三维有限元法,获得自然边坡和工程边坡应力场、破坏区 分布规律,并运用三维刚体极限平衡法,分析边坡潜在的空间滑动块体,综合分析边坡在典型工况下的 整体和局部稳定性。计算结果可为实际工程及类似工程的设计与施工提供重要参考。     

玛尔挡水电站泄洪雾化数学模型研究

玛尔挡水电站地处高山峡谷地区、两岸岩体地质情况较差,挑流泄洪雾化可能对两岸边坡及交通安全产生不利影响。为准确预测泄洪雾化水流的影响范围和程度,结合蒙特卡罗方法考虑环境风和地形因素的随机喷溅数学模型,对玛尔挡水电站在水舌风和汛期最不利自然风两种情况下3个典型工况的雾化情况进行了计算和分析。研究结果表明:泄洪雾雨主要沿边坡竖向爬升,只考虑水舌风时,下游雾化降雨范围最远到达坝下1 021 m,横向左扩散至3 190 m高程,横向右扩散至3 160 m高程。水舌风和自然风共同作用时,各泄洪组次雾化范围沿自然风向偏移,左右岸影响范围收窄。根据暴雨分布范围,建议适当增加下游两岸边坡的防护长度和高程。雾化降雨对省道S101没有影响,但左岸导流洞出口导墙段区域和右岸进厂交通洞口位于薄雾降雨区,泄洪时应禁止通行。     

考虑暴雨入渗的覆盖层滑坡体渗流特性及稳定性评价

为了分析雅砻江流域卡拉水电站上游库区上田镇滑坡体受暴雨影响程度,选取了上田镇滑坡体典型断面,建立二维饱和-非饱和渗流计算模型,采用有限元法模拟了暴雨入渗过程。根据模拟结果分析了在暴雨入渗条件下蓄水前后的工程边坡的渗流特性及应力分布,并对边坡稳定性和边坡防护措施效果进行评价,结果表明,暴雨入渗会引起边坡的稳定性降低,并可能引起边坡失稳。有限元法对分析边坡稳定性有实际的指导意义。     

大岩淌边坡降雨-应力-非饱和渗流研究

 针对大岩淌滑坡特殊的地理位置开展强降雨(或强雾雨)条件的入渗和地表漫流研究, 建立雨强与入渗、漫流之间的关系。然后,基于非饱和渗流理论,采用有限元方法来分析大岩淌滑坡在降雨期间的渗流、应力、位移与安全状态,并在稳定性计算中引进强度折减法计算滑坡的安全系数。     

考虑降雨入渗影响的公路边坡稳定性分析

降雨是引起边坡失稳的重要原因, 降雨与边坡稳定性有着复杂的关系。基于饱和2非饱和土渗流理论与极限 平衡理论, 以某边坡为例, 采用 Geo 2studio 软件 SWEEP/ W 模块和 SLOPE/W 模块对公路不同工况下边坡渗流进 行研究并计算得到边坡安全系数变化曲线。结果表明: 边坡开挖前较为稳定, 开挖造成了边坡欠稳; 中到大雨情况 下该边坡安全系数降幅达 39%; 随着降雨结束, 渗流趋于稳定, 安全系数略有回升; 有必要根据降雨量大小对该边 坡进行监测与巡视。计算结果与前期勘察报告、 施工勘察结果基本一致, 说明降雨对该边坡影响较大。该考虑动态 降雨范围的稳定性计算方法为公路边坡设计、 施工、 监测提供了依据。     

暴雨作用下基岩软化对边坡稳定影响的研究

本文针对暴雨情况下的边坡稳定问题,采用有限元强度折减法,结合边坡工程实例,考虑边坡岩体的非均质、不连续介质特征,以及岩体应力应变变化过程特性,对边坡敏感薄弱部位分正常工况与暴雨工况两种情况分别进行安全失稳分析.结果表明,边坡安全稳定问题主要是在暴雨作用下,滑块的结构层面基岩出现饱和水软化现象,其物理力学性能和强度有可能大幅度降低,进而导致边坡失稳.     

降雨要素对黄土边坡渗流及稳定性的影响

降雨是引起边坡失稳的主要原因之一,降雨要素与边坡稳定性有着复杂的关系,其中降雨强度和降雨历时起主要作用。基于多孔介质流体力学、土力学等理论,考虑不同降雨要素对饱和-非饱和土质边坡稳定性的影响,建立了降雨条件下土质边坡稳定性流固耦合模型;采用Geo-slope分析软件进行了数值求解。通过数值仿真模拟,对降雨强度和降雨历时两个影响因素进行了深入分析,得出不同条件下土质边坡稳定系数,及其与降雨强度、降雨历时之间的关系;在对降雨条件下边坡稳定性模拟预测预报的基础上,通过降雨要素与土质边坡稳定性之间关系的分析,探讨了土质边坡的安全性问题,可以为有效指导土质边坡防护工作提供理论基础。