坝体渗流病害成因及防渗关键技术研究

为研究某水库大坝坝体防渗技术，文中分析了坝体渗流成因，介绍了劈裂灌浆、高压喷射灌浆和新型合成建材防渗等坝体防渗处理技术，并通过防渗方案优化设计，解决了水利大坝的坝体渗流问题。     

冯家山水库大坝渗流观测资料分析

利用冯家山水库２０多年大坝渗流观测资料，从坝体浸润线、坝基渗压、绕坝渗流、坝后渗流量几方面对大坝渗流进行了分析。结果表明，坝基渗透稳定状态愈来愈好，坝体内堆石排水体顺畅，截水质量良好，绕坝渗流运行情况正常，地坝体浸润线抬升原因进行了剖析，指出了今后应注意的问题。     

沟后面板砂砾石坝渗流溃坝模型试验研究（一）

文章通过模型试验揭示了以下几个问题：（１）仅有氏板与面板间的开缝，进入坝体的渗流只会垂直下渗，不会从下游坝坡的高处外逸；（２）只有坝顶防渗面板与坝体相脱离，而且直达３２６９ｍ左右高程时，顶部渗流才会出现从下游坡３２６５ｍ高程以上范围内逸出的情况；（３）溃坝前顶部坝体尖流将坝体分为三个区域，顶部３２６４ｍ高程以下各出现一个渗流饱和区，坝轴一上游是非饱和渗流区，靠下游坝体是干燥区，坝体并不是全饱和的；     

段家峡大坝扩建工程渗流计算

以段家峡均质土坝扩建工程为例，探讨了大坝扩建后其渗流计算方法，对不同库水位情况下的坝体稳定渗流，坝基渗流以及库水位骤降情况下的坝体非稳定渗流进行了计算。所提出的简化计算方法有较强的适用性，对土坝扩建工程的渗流计算有较好的参考价值。     

土石坝渗流观测资料分析模型及方法

为了有铲地根据土石坝的原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题，本文以渗流理论为基础，结合工程实际，考虑了水位、降雨量、坝基排水以及时效等因素对渗流的影响，建立了土石坝坝体和坝基测压管以及通过大坝渗流量等观测资料的统计分析模型和方法，经对青山和对河口水库等工程的实际应用，说明其效果是令人满意的。     

土石坝坝体渗流反演分析及渗流安全评价

通过某水库土石坝坝体渗流观测资料分析,了解历史大洪水下坝体心墙内渗流演变的全过程,评价了大洪水下坝体各典型断面心墙的实际防渗性能。通过渗流反演计算坝体在设计洪水工况下的坝体渗流,并对坝体渗流作出安全评价,同时指出坝体存在的渗流薄弱环节,进一步指导大洪水下该水库大坝的安全运行和管理。     

基于SEEP/W的竹寿水库渗流计算及安全性分析

在坝与水库失事事故中有很多都是由渗流问题引起的,研究土石坝渗流问题是十分重要的。本文针对竹寿水库坝体部分,根据地勘勘探提供资料,选取典型断面,基于GEO-SLOPE中SEEP/W渗流模块对其进行渗流分析,从而对坝体部分的渗流安全性进行评价。     

水布垭水利枢纽三维渗流场有限元分析

 通过数值模拟分析了心墙堆石坝坝体、坝基和两岸山体的渗流分布规律和防渗帷幕的作用效果，以及坝体、坝基渗透参数变化和不同运行工况等因素对渗流场的影响；结合有关渗透稳定性试验成果，对坝体及坝基的渗流状态作了初步的分析和评价，提出了相应的渗流控制措施。     

非稳定渗流条件下含类泥状夹层面板堆石坝三维渗流分析

本文依托国外某混凝土面板堆石坝工程，坝体分层碾压时层面形成类泥状物质而产生堆石区80cm/10cm的互层，针对类泥质互层影响面板堆石坝渗流稳定问题，调查现场勘察资料，结合施工报告，建立相应的概化三维渗流有限元模型。开展蓄水及泄放洪工况模拟，选取典型剖面，分析了非稳定渗流条件下坝体内水头、孔压以及浸润线的分布情况，统计研究坝体的渗流规律、渗透比降及渗漏量，并据此对大坝安全性状进行评价。结果表明，类泥状物夹层对大坝渗流场影响微弱，大坝发生渗透破坏的可能性很小，但仍需加强监控坝体的防渗效果与质量。     

基于有限元的病险土石坝防渗加固效果评价

渗流问题是土坝安全的关键之所在,因此在对病险水库进行除险加固以及防渗加固效果评价时,渗流计算是最重要的内容。本文考虑了坝体的饱和与非饱和区域,分析了基于非饱和理论的土石坝渗流计算有限元方程、边界条件以及求解方法,在此基础上结合工程实例分析了某土石坝采用混凝土防渗心墙的渗流加固措施的效果,计算结果表明,采用混凝土防渗心墙能够很好地控制坝体渗流,降低坝体的浸润线以及渗流量,工程效益显著。     

基于Fluent的混凝土面板堆石坝渗流的数值模拟

针对修建在深覆盖层地基上的大坝的渗流控制问题,利用Fluent中的User-Defined Function(UDF)模块进行二次开发,通过C语言编写,加载到Fluent以及多孔介质模型的应用中,采用有限体积法进行基于Fluent的大坝渗流的数值模拟。通过对不透水地基上的均质坝渗流和有压地基渗流的模拟,验证了渗流模拟与试验相比具有相当高的吻合度,其中均质坝渗流模拟中浸润线求解的相对误差最大不超过1.19%;有压地基渗流模拟中流速相对误差在5%之内;渗流量和渗透压力相对误差均在1%上下。相较而言,UDF法模拟结果更加精确,说明UDF法具有更高的理论精度。应用UDF法对某水库混凝土面板堆石坝进行渗流模拟,得出了浸润面与流线图、水头分布等值线图,得到了很好的模拟结果。     

利用Fluent软件对植物坝覆盖区域流场的数值模拟

利用计算流体力学软件Fluent,用VOF方法追踪自由水面,对有植物坝覆盖的水槽二维两相流场进行数值模拟,采用多孔介质域模拟植物坝覆盖区域,以多孔介质前后压强配合孔隙率来确定渗透率。将数值计算得到的流速值与模型试验流速值实测结果进行比对,研究表明两者吻合较好。     

水力坡降法在大坝渗流监测中的应用

甘肃神树水电站首部枢纽工程大坝为混凝土面板堆石坝,最大坝高88.8 m,坝顶长217.39 m。坝址位于深覆盖层河床上。大坝为2级建筑物,按照规范要求必须对其渗流量进行监测,但由于大坝基础坐落在深厚覆盖层基础上,河床宽度相对较宽,如按常规设置量水堰,需在量水堰上游设置截渗墙进行坝体渗流量监测,其工程量及投资较高。为了节省工程投资,同时还能够合理地对坝体渗流量进行安全监测,确保工程运行安全,根据相关规范要求提出了用水力坡降法替代量水堰法对坝体进行渗流量监测,以达到工程渗流监测的目的。此举为深厚覆盖层修建的土石坝的渗流监测开辟了新的方法,可以优化工程投资,提高工程效益。目前,相关设计方案已经实施,待水库蓄水时即可投入运行。     

基于SPH方法的自由水面溢流过程开边界数值模拟

SPH方法是近年发展起来的流体数值模拟的一种新方法.目前,SPH方法流体模拟主要是经典的激波、Poiseuille流、Couette流、腔内剪切流及像溃坝一样的自由表面流动.均属于初始给定所有粒子的闭边界数值模拟.该文依据SPH方法,采用周期运动边界,实现了溢流坝自由表面流开边界数值模拟.计算水面线与物模实测结果吻合较好.     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙的有限元渗流计算

渗流问题是影响土石坝稳定安全的主要因素之一。由于目前良好的坝址在国内外的数量逐日减少,将要建设的许多大坝工程很可能设在非均质无限深透水地基上,因此,对于建在非均质无限深透水地基上的土石坝的渗流研究具有更加实际的意义。为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能地减少渗流量,本文采用ABAQUS有限元软件对不同深度的微透水防渗墙进行渗流分析。当防渗墙深度达到10倍的坝前水深时,渗流量减小的效果已不是很明显;当防渗墙深度为2倍的坝前水深时,渗透坡降就已经满足要求,土石坝的安全运行得到了保证。     

新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝构件受力的简化计算方法

针对常见泥石流防治结构被冲击破坏的问题，基于“柔性消能”理念，结合张弦梁结构和竖向预应力锚杆技术，提出一种既能改善结构受力性能、增加结构整体抗冲击能力、保证结构安全可靠，又能减小结构构件截面尺寸、节约成本、便于现场施工组装和后期运营维护的新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝，并阐述其技术原理。根据泥石流荷载分布和新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的受力特征，给出其简化的内力计算方法；并利用SAP2000建立新结构有限元模型，分析了结构的整体受力，验证了构件简化计算方法的合理性；结合Python语言和Qt De? signer软件开发了相应的设计计算软件，对新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的内力进行求解。结果表明：提出的新结构抗冲击性能好，构件受力均匀；以后设计中应关注竖杆的剪切脆性破坏和立柱偏心受力情况，保证结构安全；变形协调仅使底层张弦梁与竖杆内力偏大，实际工程应用时，应着重验算底层构件，防止其破坏；文中提出的简化计算方法能较准确的反映结构的受力特性，具有一定的合理性，研究可为新型地锚张弦梁式泥石流格栅坝的设计计算和推广应用提供理论依据和技术支持。     

窄河谷高拱坝收缩式表孔体型研究

无碰撞泄洪消能方式是狭窄河谷地区高拱坝工程优先选择的坝身泄洪消能方式,其核心思路是利用宽尾墩形成横向收缩、纵向拉伸的表孔水舌,以适应狭窄河谷地形条件,同时满足表孔水舌从深孔水舌间隙穿插,表、深孔水舌空中不发生碰撞,从而减轻表、深孔联合泄洪时泄洪雾化的目的。然而,高拱坝表孔多为开敞式溢流堰结构,流道短、作用水头小、出流流速低,通常难以形成流态稳定、纵向拉伸效果好的表孔水舌。为此,以锦屏一级特高拱坝工程为依托,采用了理论分析与水力学模型试验相结合的分析方法,先后开展了5种收缩式表孔体型的探索研究,成果表明,采用宽尾墩辅以出口透空体型能够有效地提高表孔水舌的空中稳定性、改善表孔水舌纵向拉伸效果、增加水舌纵向入水长度,从而减小水垫塘底板的最大冲击压力。     

土石坝溃坝离心模型试验中水流控制与测量

针对目前土石坝溃坝离心模型试验中存在的问题,研发了一套伺服水阀流量控制装置,显著提高了土石坝溃坝离心模型试验上游来水条件的控制精度,有效降低了模型试验结果的不确定性;建立了土石坝溃坝离心模型试验的水流相似准则;提出了一种采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰测量土石坝溃坝离心模型试验中溃坝洪水流量过程的方法,并通过超重力场下的放水试验,证明了薄壁矩形量水堰的流量系数与离心机加速度无关,采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰可准确测定土石坝溃坝离心模型试验中的溃坝洪水流量过程。     

丁湾水库大坝除险加固及其安全评价

丁湾水库大坝安全类别为三类,需进行除险加固。大坝除险加固采取了坝基与坝肩帷幕灌浆、坝体高喷灌浆、重建排水棱体、上下游护坡等措施。以加固后的典型坝体横剖面为研究对象,采用有限单元法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位等工况下的坝体渗透稳定性进行分析,并采用刚体极限平衡法计算相应工况下的坝体抗滑稳定安全系数。计算结果表明:除险加固后,各工况下大坝浸润线位置明显降低,坝体渗流量显著减小,渗透坡降均小于允许渗透坡降,坝体不会发生渗透破坏;抗滑稳定安全系数均大于规范要求,坝身不会发生滑动失稳。     

基于改进小波阈值-EMD算法的高拱坝结构振动响应分析

基于高拱坝泄流结构实测振动响应数据资料,针对泄流激励作用下不可避免混有各种噪声进而影响结构工作模态识别精度的问题,提出了一种基于改进的小波阈值-经验模态分解(EMD)联合算法的滤波降噪方法。以拱坝泄流结构实测振动响应资料为基础,利用改进的小波阈值算法滤除大部分高频白噪声,降低EMD分解的边界积累效应,进行EMD分解,通过去趋势波动分析(DFA)方法进一步滤除白噪声及低频水流噪声。工程实例分析结果表明,与小波分析、EMD方法相比,该方法具有更好的降噪效果,能精确滤除泄流结构实测振动响应信号中的低频水流噪声及白噪声,最大程度地保留信号中有效特征信息,并且为拱坝泄流结构在噪声干扰下提取有效信息提供了捷径,为坝体结构的安全监控打下了基础。