基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

考虑非饱和区影响的土石坝渗流有限元计算

传统的有限元饱和渗流计算往往把渗透系数取作定值,而实际上非饱和土渗透系数呈非线性函数关系,与体积含水率、孔隙水压力密切相关.基于饱和-非饱和土渗流计算模型与原理,本文考虑渗流场非饱和区对堤坝渗流的影响,对某土石坝进行了渗流有限元计算与分析.算例结果表明,应用该思想与方法计算土石坝渗流,可以获得较为准确合理的渗流场计算结果.     

基于非饱和土理论的土石坝坝坡稳定分析

在对非饱和土特性及其对坝体材料强度的影响机理研究的基础上,结合实际工程,依托Geo-studio软件,比较仅考虑饱和土及考虑非饱和土对坝体渗流及稳定的影响。结果表明:考虑非饱和土情况下计算的最大渗透比降相对较小,坝体渗流量有所减少,坝坡稳定安全系数有所增大,更符合坝体实际情况。与此同时,在考虑非饱和土情况下,运用极限平衡法,对影响坝坡稳定安全系数的因素进行比较分析,表明摩擦角及容重对安全系数的影响比粘聚力大;防渗墙向前后移动对下游坝坡有一定的影响。研究结果可为土石坝优化设计及工程运行管理提供科学依据。     

基于三维渗流场下的某尾矿库加高扩容安全稳定性分析

浸润线埋深是体现坝体稳定安全的重要因素之一,通过建立三维渗流分析模型,对某尾矿库加高扩容后的渗流场进行模拟分析,得出其正常运行、洪水工况下的渗流场.基于三维渗流分析结果,利用简化毕肖普法进行坝体安全稳定性分析,结果表明尾矿库加高扩容后,渗流控制及安全稳定性均满足相关规范规定要求.     

青海云天化磷石膏尾矿库的稳定性研究

 水是影响尾矿库稳定性的最主要因素之一。对青海云天化磷石膏尾矿库进行了洪水条件下的防洪和渗流计算,并利用上述计算结果对其稳定性进行了计算分析。在计算过程中,针对磷石膏尾矿库的特殊性,提出了将防洪计算和渗流计算紧密结合起来的一种计算思路。结果表明,该尾矿库在其防排渗设施正常运行的工况下是安全的,但在其排渗设施失效的情况下则是不安全的,在实际运行中应当加强对排渗设施的监测与维护。     

基于饱和——非饱和土理论的加固土石坝稳定性对比分析

本文基于饱和—非饱和土对病险土坝坝坡稳定的影响研究,通过对比分析仅考虑饱和土与考虑饱和—非饱和土这两种理论下传统方法(即大坝渗流采用有限元法,稳定采用极限平衡法分析)与有限元法(即大坝渗流和稳定均采用有限元法分析)所得大坝加固前后的计算结果,得出饱和—非饱和土理论分析病险土坝更精确,高于正常蓄水位的水位采用饱和渗流分析较安全,正常蓄水位及低于它的水位采用饱和非饱和渗流分析更精确。     

蛇滩沟尾矿库渗流与稳定性有限元研究

水是影响尾矿库稳定性的最主要因素之一,以河北省易县蛇滩沟尾矿库为依托,采用极限平衡理论与有限元方法对其渗流与抗滑稳定性进行计算分析,并进一步研究验证了其排渗管排水失效工况条件下渗流稳定性与坝体稳定性情况。在分析过程中,结合该尾矿库实际运行现状,讨论各个影响尾矿库稳定性的因素所起的作用。通过对该尾矿库渗流稳定性与抗滑稳定性的研究,提供了快捷、有效地评价该类型尾矿库的方式方法与参考数据。     

高土石坝渗流参数敏感性分析

鉴于坝体防渗中,材料的渗透性对坝的渗透稳定起着重要作用.文章在分析材料各向异性的情况下,考虑非饱和区的影响,分别对其进行渗流分析.探讨不同的渗流参数对心墙土石坝渗透稳定的教感性.结果表明:考虑非饱和区的影响,水平渗透系数增加,单宽流量增大.     

理正软件在尾矿坝坝坡稳定性分析中的应用

尾矿库中的尾砂不断的堆存,将逐渐形成高势能人造危险源,对下游人民造成严重威胁,尾矿库发生安全事故的一个重要原因是坝体浸润线过高,渗流量大造成坝坡稳定性下降。以河南省QSG尾矿库为工程背景,运用理正渗流计算软件对尾矿库正常水位和洪水水位两种工况下的坝体浸润线位置与渗流量进行了推求,并分析尾矿坝在正常运行、洪水运行和特殊运行三种工况下的坝坡稳定性,对尾矿坝不同工况下的坝坡稳定性做出评价。计算与分析结果表明,该尾矿库在不同工况下运行,浸润线相对较低,渗流量适中,坝坡稳定。     

某尾矿库三维渗流安全分析与探讨

本文基于有限元理论建立了某尾矿库最终维积标高时的三维渗流模型,计算了该尾矿库空间形态的孔隙水压力及渗透坡降,给出了该尾矿库的最大渗透坡降及典型剖面浸润线,分析了该尾矿库的渗流安全性并对尾矿库的安全运行提出了建议。     

基于防渗墙方案对某土石坝防渗效果研究

针对土石坝的渗流问题,利用饱和稳定渗流计算模型,运用Geo-slope/seepw软件建立了该土石坝的二维有限元模型,对该土石坝防渗墙在不同深度下坝体内的渗流情况进行数值模拟计算,通过计算结果对坝体渗流稳定性进行了分析,为大坝渗流控制方案的选取提供相关的依据,同时也为其他类似土石坝的渗流分析提供借鉴。     

堤防在交变水位作用下的二维渗流分析

用二维非定常饱和－非饱和渗流模型，模拟堤防的渗透和浸润面的变化情况，数值结果给出了不同时刻的孔隙水压及发布，比较了不同时刻堤防上游面的浸润线变化。本研究考虑的因素接近工程实际，如洪水期间的水位变动，非恒定降雨及非均匀土质等因素的影响；对于多种土质的不规则多连通域能够自动生成二维有限元网格。     

某超高面板砂砾石坝面板缝局部失效渗流场有限元分析

为了掌握高水头作用下面板缝止水局部失效时坝体和坝基特别其垫层局部饱和区的渗流特性,针对拟建的某混凝土面板砂砾石坝,采用饱和-非饱和渗流理论,拟定不同失效缝长、缝宽、位置和垫层渗透系数等情况,建立三维有限元模型,计算面板缝失效情况下坝体和坝基的渗流场,分析不同作用水头条件下面板缝不同失效程度对渗流场的影响。计算结果表明,某处面板缝小范围失效只对失效部位附近的渗流场产生较大影响,并导致局部渗透变形,而对坝体渗流场全局的影响不大;随着失效缝长、缝宽的加大,失效缝位置的降低和垫层渗透系数的增大,失效部位附近局部饱和区变大,其中,失效缝位置的影响最大,失效缝长的影响次之,失效缝宽的影响最小;当超高水头作用下面板缝通长失效时,坝体内浸润面显著升高,因此设计时应严格控制面板缝可能失效的范围,避免出现面板缝大范围失效。     

考虑非饱和渗流的谷幅变形对高拱坝影响分析

蓄水初期谷幅变形对拱坝当前工作性态和长期安全状况的影响是坝工界和学术界面临的新课题。针对我国锦屏一级拱坝蓄水期间出现的谷幅收缩问题,基于非饱和渗流分析理论,采用非线性有限元数值分析方法,通过对裂隙岩体吸湿曲线进行敏感性分析,研究了非饱和渗流过程中的谷幅变形规律,并分析了谷幅变形对大坝位移和应力的影响。结果表明:在非饱和渗流场作用下,两岸边坡向河谷中心变形,且上游比下游的谷幅变形值大。随着水位的升高,谷幅变形值不断增大,当渗流场达到饱和时谷幅收缩值最大。在非饱和渗流过程中坝体位移和应力的分布规律基本保持不变,但随水位的升高坝体最大顺河向位移和最大主压应力略有减小,最大主拉应力略有增加。谷幅收缩对坝体产生挤压作用,导致坝体最大顺河向位移减小,最大主拉应力由坝踵向坝肩上游侧转移,下游面高压应力区向拱冠梁中部扩展,且饱和渗流场对拱坝位移和应力的影响比非饱和渗流场明显,但渗流场作用的谷幅变形对坝体位移和应力的改变有限,不会影响坝体的整体稳定性。     

Analysis of working behavior of Jinping-I Arch Dam during initial impoundment

To study the stress, deformation, and seepage pressure during the initial impoundment of the Jinping-I Arch Dam, monitoring analysis and numerical calculation were used in a dam behavior analysis that focused on the working behavior of the dam during the late period of the initial impoundment up to the end of November 2014. The numerical calculation was performed based on feedback analysis of the deformation and stress of the arch dam through inversion of the elastic moduli(E) of the dam body and foundation, using a three-dimensional finite element model for the linear elastic material of the arch dam. The main monitoring indices presented insignificant changes in the late period of the initial impoundment, and the results of feedback analysis were consistent with monitoring results. Analysis results also show that the deformations of the dam body and dam foundation were within the design range; the dam stress distributions were normal, with values lower than the design control criteria; and the seepage flows through the dam body and dam foundation were lower than the design drainage capacity of the deep-well pump house, demonstrating that the Jinping-I Arch Dam was in good working condition, and the initial impoundment had been successfully completed. The results of the working behavior analysis of the Jinping-I hydropower project during the initial impoundment can provide references for safe operation of similar projects.     

火连畈水库大坝渗流研究

分析了湖北省红安县火连畈水库大坝当前存在的渗漏和渗透变形问题,结合地质勘探资料,提出了除险加固的措施,并通过二维有限元计算加固前后的坝体渗流情况,证明了所提出的措施是合理可靠的,所得出的结论可为同类土坝的安全鉴定、加固提供借鉴.     

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。     

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。     

Hardfill坝结构安全性分析

Hardfill坝是一种新坝型（该坝型在日本被称为CSG坝），其基本剖面为对称梯形，上游设混凝土防渗面板。从结构稳定的角度看，采用对称梯形剖面的Hardfill坝是一种安全稳定性较高的坝型。本文运用三维有限元数值模拟方法，对Hardfill坝的面板和坝体结构进行分析。研究结果表明，Hardfill坝的安全性，与面板坝和重力坝相比有很大的提高，是一种高安全性的坝型。