库水位下降时库坡浸润线的计算及改进

库坡浸润线计算的准确性直接影响到坡体的稳定分析和工程治理.将库坡浸润线的求解简化为一维非稳定渗流问题,可以得到库水位等速下降时的浸润线解析解.通过对解析解曲线的拟合,得到了便于工程应用的简化计算公式.借助有限元模拟方法,对简化计算公式进行修正,并通过室内模型试验对修正公式进行了验证.结果表明,试验值与公式计算值较为吻合...     

库水位下降对滑坡体稳定性的影响

以三峡水利工程为背景,针对长江三峡库区水位的周期性调节对库岸边坡稳定性可能产生的种种不利影响,计算了在库水位下降期间,滑坡体稳定性受库水位下降速度影响的变化情况。结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的实际渗流场,对滑坡体稳定性进行了数值计算分析,得到了库区降水速度和渗透系数与边坡稳定性之间的变化规律,对库区边坡稳定性的研究有一定的参考作用。     

考虑层间渗流补给的基坑降水试验及计算方法研究

地下水在层状含水层中的渗流规律与均质含水层中有较大不同。通过模型试验研究了层状含水层的渗流规律,并与不同计算方法的结果进行对比分析。研究结果表明,弱透水层类型对层状含水层渗流场影响较大;试验条件下,当夹层为粉质粘土时,按分层方法计算的自由水面线与试验结果接近;当夹层为粉砂时,按渗透系数加权平均的方法计算结果与试验结果接近;对于所有的夹层类型,考虑层间渗流补给的有限元方法的计算结果都与试验结果接近,可用于实际工程计算。     

水中填土坝孔隙压力的计算模型、解析方法与参数选取

根据水中填土坝运用期坝体密度变化具有泡胀性的特点,以及对库水位降落期孔隙压力实测资料的分析,笔者认为水中填土坝在库水位降落期的孔隙压力计算应采用考虑骨架变形的比奥（Biot）固结理论模型。本文根据原型观测资料,对影响计算成果的三个主要力学指标:抗滑系数K,固结系数c_v和有效当量剪阻角（?）＇_s,推荐了经验公式。并提出了简化有效应力法--二维压密近似解。     

水库水位上升条件下渗透系数对顺层滑坡的稳定性分析

为了分析水库水位上升对顺层库岸滑坡稳定性产生的不利影响,以某典型顺层库岸滑坡为工程背景,采用GEO-SLOPE计算软件,计算了不同渗透系数的边坡岩土体在库水位上升时的渗流场,在此渗流场基础上,对顺层滑坡的稳定性进行了数值计算,并对计算结果进行了分析,得到了顺层滑坡在库水位变化条件下的安全系数和边坡岩土体的渗透系数之间的关系,为顺层库岸滑坡的边坡稳定性分析提供了可靠依据。     

非均质地层抽水试验中渗透系数计算方法研究

渗透系数是评价地层渗透性和地下水水量的重要参数。以福州轨道交通2号线某车站的抽水试验为例,分析在非均质地层中的抽水试验中,按稳定流带不同观测孔的各公式和水位恢复法公式分别计算水文地质参数。结果表明,采用稳定流公式计算的渗透系数结果相对准确,采用水位恢复法的计算结果偏大。按稳定流计算渗透系数的结果对降深敏感程度的规律是:单孔主孔+1个观测孔主孔+2个观测孔,主孔观测孔。对含水层为非均质地层的沿海地区,按稳定流、单孔或带1个观测孔等相对"粗犷"的公式求得的水文地质参数更可靠,而按带2个观测孔的公式求得的水文地质参数容易出现异常。     

基于有效孔隙比的黏性土渗透系数经验公式研究

 粗粒土的渗透系数可由与渗透性能相关且较易量测的常规参数估算,研究黏性土的类似经验公式具有重要的理论意义。首先考虑结合水膜对黏性土渗透特性的影响,定义了黏性土的无效孔隙比和有效孔隙比的概念,利用黏性土的稠度界限指标液限、渗流的起始水力坡降和双电层参数3种方法,推导了无效孔隙比和有效孔隙比的计算公式,然后对常用的粗粒土渗透系数经验公式进行修正,得出了适用于黏性土的渗透系数经验公式。最后选取泾阳黄土、南海软黏土和科威特盐渍土的相关物理参数,分别代入粗粒土和黏性土的渗透系数经验公式中,得到渗透系数的计算值,将其与室内试验的实测值进行对比,验证了黏性土渗透系数经验公式的合理性。在比较分析了渗透系数经验公式及3种有效孔隙比计算方法的优缺点后,推荐采用稠度指标法修正的柯森–卡门和斯托克斯经验公式作为黏性土渗透系数的计算公式。     

库水位下降时渗透力及地下水浸润线的计算

研究表明，边坡中的地下水对坡体的稳定系数起着决定性的作用，然而在三峡库区滑坡的治理设计中，计算库水作用下坡体中的地下水位时，尚没有统一的方法，不同的单位根据以往的经验选用不同的方法，这些方法大都缺乏理论依据。为了完善库水下降情况下边坡的稳定性分析方法，根据包辛涅斯克(Boussinesq)非稳定渗流微分方程，通过拉普拉斯正变换和逆变换，得到了库水位下降时坡体内浸润线的简化计算公式，该公式考虑了渗透系数、下降速度、给水度、含水层厚度和下降高度的影响。以求得的浸润线为基础，用流网的流线与等势线垂直的性质来确定土条边界上的静水压力，证明了渗透力与土条中的水重和周边静水压力是一对平衡力，得到了条分法中渗透力的计算公式。算例分析表明，在库水下降过程中，存在一个对坡体稳定性最不利的水位，该水位在坡体总高度的下1/3～1/4位置。     

西藏山南地区某土石坝材料渗透性能试验研究

利用大型试验装置,研究了西藏山南地区某水库工程土石坝渗透特性,得到了坝壳料、过渡层及覆盖层渗透系数和水力破坏比降,研究结果为土石坝渗控措施设计及渗流稳定性分析提供了基础数据。     

高土质心墙坝坝顶裂缝模拟方法及应用

土质心墙坝坝顶裂缝是目前高土石坝建设及运行中常遇到的病险,其发生和发展大大增加了工程的安全风险。基于扩展有限元的位移模式提出了坝顶裂缝的模拟方法并将其运用到瀑布沟土心墙坝坝顶裂缝模拟中。首先介绍了坝顶裂缝模拟方法的基本原理,其后采用神经网络遗传算法对瀑布沟心墙坝典型监测点监测数据进行了反演,采用反演得到的模型参数同时考虑筑坝料湿化、流变及固结,进行了瀑布沟心墙坝坝顶裂缝模拟。结果表明:采用反演参数计算得到的坝体变形与监测资料较为吻合;蓄水后坝体最大沉降3.27m,向上游最大水平位移1.17m,上游堆石料湿化沉降最大达0.48m,上游坝壳的湿化变形作用导致了坝顶上下游的不均匀变形;模拟得到的坝顶裂缝首次发生在满蓄后,距离坝轴线4.75 m位置处,1个月内裂缝扩展至1.75 m深度(坝顶填土内,未扩展至心墙),运行10 a间坝顶裂缝未发生实质性发展;此外,不考虑上游坝壳湿化时坝顶未有裂缝产生,考虑湿化而不考虑流变时坝顶裂缝扩展深度最大为1.25 m,最大张开宽度为2.7 cm。相关成果可为类似特高土心墙坝工程预防坝顶裂缝的发生提供相关参照。     

小型水库大坝稳定分析计算

以某小型水库为研究对象,通过采用北京理正公司岩土系列软件的渗流有限元分析法对坝体进行渗流分析,确定了大坝在各种工况下的单宽渗流量、浸润线出逸点位置及对应的渗透比降,并采用瑞典圆弧法对坝体进行坝坡稳定分析,计算大坝上下游坝坡抗滑稳定安全系数,判断其是否满足规范要求,其成果可为同类工程的大坝除险加固设计提供参考依据。     

双塔水库大坝渗流反演分析与特征水位渗流计算研究

结合双塔水库大坝现场检查以及地质勘探情况,通过渗流观测资料分析对坝体渗漏成因进行了分析,通过Auto Bank软件建立平面典型断面有限元模型,通过参数渗流参数反演分析调整了本次计算的渗透系数,计算得到浸润线规律符合一般均质坝分布。并进行了特征水位下稳定渗流计算分析,计算结果表明心墙下游侧出逸点偏高,并未自心墙与坝基接触部位形成出逸,坝脚出逸处渗透坡降满足要求。     

周期性渗透压作用下红砂岩渗透特性试验研究

水库运行期水位的周期性变化使软岩岸坡防洪限制水位以下的岩体长期处在周期性变化渗透压作用的环境中,这种周期性变化的渗透作用对软岩的渗透特性将产生很大的影响。以三峡库区红砂岩为研究对象,利用自主研发的"具有模拟库水位周期性变化环境下水压变化条件的渗透仪"对红砂岩进行周期性渗透试验,探讨防洪限制水位以下的红砂岩在周期性渗透压作用下的渗透特性变化规律。试验结果表明,随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗水量在第一个渗透周期增长最快,而后逐渐减小;随着周期性渗透压的变化,红砂岩的渗透速度和渗透系数也呈周期性变化;不同岩样的累计渗水量、渗透速度和渗透系数的变化存在一定的差异,但经过4个渗透周期之后,红砂岩的累积渗水量、渗透速度和渗透系数随压力的变化范围稳定,且变化趋势一致。研究结果说明,三峡水库岸坡防洪限制水位以下的红砂岩在水库运行期经历4次周期性水位变化之后,渗透特性逐渐趋于稳定。     

土体水力滞后对土石坝初次蓄水渗流场的影响

在土石坝的蓄水过程中,坝料的持水特性和渗透函数的不同会对坝体渗流场产生很大的影响。因此,对土坡的降雨入渗和土石坝的蓄水渗流场的分析应采用土-水特征吸湿曲线及相应的渗透函数。基于砾石土料的土-水特征曲线的实测结果,采用饱和-非饱和渗流有限元方法对不同程度各向异性的均质土坝初次蓄水过程中由脱湿和吸湿曲线计算所得的渗流场进行对比分析,探讨采用脱湿曲线代替吸湿曲线计算带来的影响。结果表明由脱湿曲线计算的孔隙水压力和体积含水率均明显高于由吸湿曲线计算的结果,渗透性的各向异性程度对坝体中的水力滞后性无明显影响。因此,在入渗分析时若采用脱湿曲线取代吸湿曲线会高估坝体中的孔隙水压力和含水率,低估非饱和区的吸力。     

拉哇水电站上游围堰渗流与应力变形动态耦合仿真分析

深厚低渗透土层天然地基上的土石围堰基础中,常常需要采用碎石桩等处理措施缩短固结排水距离,以控制堰基超孔隙水压力的累计幅度,加速其消散速度,从而减小堰基的变形,提高防渗体系的结构安全性和堰基的抗滑稳定性。基于拉哇水电站上游围堰设计论证和优化的需要,发展了围堰填筑和基坑开挖全过程渗流与应力变形耦合的二维和三维有限元仿真方法,并在LinkFEA软件中实现,成功用于拉哇上游围堰的计算分析。主要基于二维模型,介绍了二维模型中考虑三维绕渗效应、耦合计算中水中填筑与开挖边界条件处理、防渗墙与碎石桩施工仿真,二维模型中碎石桩与土复合地基的等效概化、低渗透土层的渗透系数随着压密而变化模拟等方面的方法,进行了拉哇上游围堰从地基初始应力计算、土体填筑与结构物施工、基坑开挖的全过程的渗流与应力变形的耦合计算,并对围堰戗堤填筑完成和堰体填筑完成两个典型时刻堰基的孔隙水压力、位移和土层与桩中的应力情况进行了分析。     

超高心墙坝非稳定渗流三维有限元分析

水库蓄水和放空过程对土石坝渗流安全产生重要影响,300 m级超高心墙坝渗控方案是筑坝关键技术难题之一。结合300 m级砾石土心墙堆石坝工程,通过建立整体三维有限元模型,模拟大坝运行过程中水库蓄水和放空过程,分析库水位变化条件下心墙等区域的浸润面和渗透坡降变化,研究水位变化速率对坝体渗透稳定性的影响。数值模拟结果表明,蓄水时随着库水位的升高,自由面在心墙内形成陡降并自上游侧向下游侧不断发展。蓄水历时越短、水位上升速率越快,心墙内形成的浸润面越陡。放空时随着库水位的下降,心墙内水位下降有所滞后,自由面在心墙内形成凸形面。放空历时越短、水位下降速率越快,心墙内形成的凸形浸润面落差越大。     

基于流固耦合模型分析库水位对尾矿坝的影响

尾矿库水位是影响坝体安全的重要因素之一,针对库水位变化对尾矿坝稳定性的影响问题,建立考虑超孔隙水压力作用下的流固耦合数学模型,利用有限差分程序FLAC3D进行数值求解.模拟了某尾矿库在不同库水位时的稳定性,得出库水位的升高对尾矿坝影响规律.即随着库水位的升高,尾矿坝浸润线升高,安全系数降低,尾矿坝坝体中部的剪应力逐渐增...     

大箐水库大坝渗流安全分析

大箐水库由于近期的两次强烈地震对其造成了严重破坏。最主要的问题是坝体、坝基和坝肩渗漏都较严重。排水棱体大部分被耕植土覆盖,排水不畅;棱体上部坝坡脚大面积浸水,通过渗流观测资料分析和渗流有限元计算分析,全面评价了大箐水库大坝的渗流安全状况。结果表明:坝基、坝坡在所有工况下的计算水力坡降均小于其允许水力坡降,故现状是大坝暂不会出现渗透变形。大坝渗流安全评价为C级,建议采取相应防渗处理措施并完善防渗体系。     

Model Test and Consolidation Analysis of Failure of a Loose Sandy Embankment Dam During Seepage

Failures of earth dam embankments and river dikes, which are constructed of sandy soils with low dry densities, have been observed to occur during rising of water levels. In this paper, a large-scale physical model test was conducted in order to investigate the behavior of a small dam embankment as water levels rose. The test results were simulated by use of a consolidation analysis method coupled with an elastoplastic model for unsaturated soils. All parameters used in the simulation were obtained from element tests; oedometer, triaxial compression, soil water retention, and permeability tests. First, in order to verify the parameters identified, direct shear tests were simulated using the consolidation analysis method; results of the simulation and the tests were consistent. From the embankment model test it was found that the crest of the embankment moved upstream at the first stage of impounding and then moved back. After a seepage surface appeared on the downstream slope, tension cracks occurred on the downstream slope, and sliding occurred through the crack and the downstream toe. The results of the simulation were consistent with those of the model test. This consolidation analysis method could be used to simulate the complex deformations induced by saturation collapse and shear strains and even failure behavior. Old embankments constructed with loose densities might have histories in which cracks occurred on the downstream slopes when the reservoir water level rose, and their stabilities might have decreased.     

泄滩污水处理厂不稳定斜坡地下水动力学参数反演

三峡水库蓄水运行后,三峡库区泄滩污水处理厂岸坡在库水位变化条件下发生较大的变形,目前,该岸坡已成为不稳定斜坡。本文基于流固耦合理论,采用有限元法、神经网络与遗传算法相结合的综合智能反演方法,依据该不稳定斜坡在一个库水位变化周期内的地下水位和变形监测资料,对该不稳定斜坡在一个库水位变化周期内的地下水动力学参数进行反演分析,获得该斜坡堆积体在库水位变化和降雨条件下的渗透系数和储水率动态变化特征,为该斜坡的稳定性评价提供依据。