库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

基于强度折减法的土石坝坝坡稳定性分析

基于边坡稳定性能的评估问题,介绍有限元强度折减法的基本原理以及在有限元软件上求解边坡安全系数的过程。通过对工程实例计算分析得到最危险的滑动面和安全系数。计算结果与瑞典条分法进行坝坡稳定性分析结果对比表明:两种方法所得的安全系数相差1.47%,滑动面形状、走向和位置一致,并且数值模拟显示的土石坝塑性渐进变化过程符合实际工程塑性变化过程。因此,基于有限元强度折减法对土石坝坝坡等类似工程边坡最终状态稳定性评估分析具有一定的实用性和可靠性。     

坝高超200m土石坝坝坡稳定风险控制标准

随着土石坝筑坝技术的不断发展,建造的土石坝越来越高,坝高超过200 m的土石坝设计时一直沿用只适用于修建坝高低于200 m土石坝的现行土石坝设计规范,高土石坝设计规范亟需完善。基于相对安全率理论计算不同坝高、不同坡比工况下土石坝坝坡稳定安全系数,分析超过200 m高土石坝坝坡稳定安全系数变化规律。取超过200 m高土石坝坝坡稳定允许可靠度指标4.2为设计标准,计算传统方法相对安全率和可靠度方法相对安全率,并对二者进行线性回归,结果显示超过200 m高土石坝坝坡稳定安全系数正常工况取1.6与允许可靠指标为4.2处于同一风险控制水平,并通过工程实例验证了该坝坡抗滑稳定安全系数取值的合理性。     

河床覆盖层厚度对土石坝边坡稳定的影响分析

为探讨河床覆盖层厚度对土石坝边坡稳定的影响程度,采用有限元强度折减法进行了计算和分析.在坝体条件相同的情况下,分别计算了覆盖层厚度为0、5、10、15和20m时的坝坡稳定安全系数.结果表明:覆盖层厚度越大,坝坡的安全系数越小.但是当覆盖层厚度达到1倍坝高时,安全系数就趋于稳定,不会再随覆盖层厚度的增加而减小.     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

基于蒙特卡洛法的土石坝坝坡稳定分析研究

土石坝坝坡稳定分析中通常采用的单一安全系数方法忽略了实际工程材料的变异性和不确定性,从而导致土石坝工程坝坡的安全水平不清楚,无法提供工程安全度的合理的评价指标。为此,需将可靠度分析引入土石坝坝坡稳定性安全评价体系。通过一个均质坝坡算例和工程实例的应用,利用蒙特卡洛法研究了影响坝坡稳定性可靠度指标的主要因素,包括随机变量的概率分布和相关性、土体参数的均值和变异性,进而将确定性方法得到的单一安全系数与基于可靠度分析方法得到的坝坡稳定分析评价结果进行比较。分析结果表明:当求解安全系数中包含较大的不确定性时,确定性方法往往无法正确反映边坡的实际安全状况,而可靠性分析可估计不确定性因素的总体影响,区分随机变量的不确定性量级,有利于设计人员更准确地评估土石坝边坡的安全等级,为坝坡设计和加固措施的制定提供科学依据。     

超200m级高土石坝坝坡稳定安全系数研究

随着土石坝筑坝技术的不断发展,建造的土石坝越来越高,但超过200 m高土石坝设计一直沿用只适用于低于200 m土石坝的现行土石坝设计规范,相关设计规范亟需完善。基于相对安全率理论计算了不同坝高、不同坡比和不同地震烈度工况下土石坝坝坡稳定安全系数,明确超200 m高土石坝坝坡稳定安全系数变化规律。取超200 m高土石坝坝坡稳定允许可靠指标4.2为标准值,计算了传统方法的相对安全率和可靠度方法的相对安全率,并对两者进行线性回归。结果显示,对于超过200 m高的土石坝,其坝坡稳定安全系数正常工况取值1.6、地震工况取值1.3,与允许可靠指标达4.2处于同一风险控制水平。     

降雨联合库水位变动对均质土石坝坝坡稳定特性影响研究

为研究降雨和库水位变动共同作用对均质土石坝坝坡稳定特性的影响,基于非饱和渗流原理,选择不同降雨强度、降雨类型(3种)及库水位升降速率,对土石坝坝坡稳定情况进行有限元模拟,结果表明:①无降雨水位变动时,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间,下游坡安全系数变化幅度整体要小于上游坝坡;②不同强度降雨和库水位变...     

基于强度折减法的土石坝边坡稳定分析与探讨

在传统的土石坝边坡稳定分析中,通常采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法,分别计算上、下游边坡的滑动安全系数,然后根据规范评判边坡的稳定性.本文应用有效应力原理,以初始应力方式将渗流场导入到位移应力分析中,基于强度折减法对坝体整体进行弹塑性分析;分别采用塑性区贯通和位移突变失稳判据,得到坝坡的最小安全系数,并将其与简化毕肖普法计算结果相比较.研究表明:采用强度折减法进行土石坝边坡稳定分析虽然是可行的,但仍存在一些问题.最后,对强度折减法在土石坝边坡稳定分析中存在的两个问题进行了初步的探讨.     

土坝运行年限对坝坡稳定的影响

大坝运行一定年限后,坝体受到各种外界条件影响使得筑坝材料各种力学参数产生变化,直接影响大坝边坡稳定,导致滑坡甚至渍坝。该文以宁南县竹寿水库为例,采用毕肖普法计算坝坡稳定安全系数,对比分析了大坝运行12年前后筑坝材料各种物理力学参数变化对坝坡安全稳定性的影响,证实了土石坝的筑坝材料参数值随运行时间增加而产生的变化,从而对坝体边坡的抗滑安全稳定性造成影响,也说明了水库大坝需要定期进行安全鉴定评价的重要性。     

库水位骤降对坝坡稳定性的影响研究

土石坝设计中,坝坡稳定是一个至关重要的项目,库水位骤降对土石坝上游及其岸坡稳定会有较大影响。本文结合基于刚体极限平衡原理的有限元数值模拟软件中的GEO-SLOPE和SEEP-W,以均质坝为研究对象,研究不同骤降速度条件下上游坝坡的稳定性问题。通过计算分析,水位骤降对边坡稳定性产生很大影响,上游边坡的安全系数随着水位的骤降而减小,最后趋于稳定,并且库水位骤降速度越大,上游坝坡稳定性降低越快。     

基于强度折减法及流固耦合的土石坝稳定性分析

为了使土石坝坝坡稳定分析结果更加符合工程实际,笔者先后使用ABAQUS有限元软件实现了以强度折减法求解坝坡安全系数,以渗流理论分析了土石坝的渗流稳定,以及求解了考虑流固耦合的土石坝坝坡安全系数。结果表明:有限元强度折减法比极限平衡法更合理、更准确,采用ABAQUS对非饱和土进行稳定渗流分析是合理的、可行的,考虑流固耦合求解土石坝坝坡安全系数更符合工程实际情况,所得结果更加准确。     

基于坝坡稳定复核的土石坝整体填筑质量评价

土石坝的填筑质量直接影响大坝安全。传统的土石坝填筑质量评价方法大多以控制碾压参数和土石填筑料压实参数为主,不能定量反映大坝的安全性。对此,以四川省九龙潭黏土心墙石渣坝为实例,提出了基于坝坡稳定复核的土石坝整体填筑质量评价方法,通过施工期土石填筑料检测资料的分析,得到各填筑料的物理力学指标,据此复核坝坡抗滑稳定安全系数,并与原设计和规范允许值进行对比,从而评判施工填筑质量。该评价方法的关键是获取坝体填筑料的物理力学指标,对比分析基于大样抽检试验直接获取和基于部分抗剪强度力学指标(黏聚力和内摩擦角)与物理指标(含水率和干密度)的相关性分析获取这两类方法的优缺点。结果表明,该评价方法具有可操作性,能定量反映大坝的安全性,对类似工程填筑质量评价具有参考价值。     

模拟分层填筑下压实度对土石坝应力变形及边坡稳定的影响

土石坝的施工大多采用分层碾压、逐级填筑的方式进行,以压实度和最优含水率作为设计控制指标,其强度指标和压缩特性直接影响到大坝的长期运行稳定.为探讨压实度对土石坝应力变形的影响,在合理模拟施工过程和不同压实度工况基础上,运用二维有限元模拟土石坝分层碾压过程,分析不同填筑高程和压实度对坝体应力变形及坝坡稳定的影响.结果表明:土石坝施工期坝体应力变形、坝坡稳定与压实度密切相关,高坝影响更为敏感,严格控制压实标准,可有效减小土石坝自身沉降变形.     

基于滑弧动力有限元耦合法的高土石坝坝坡稳定性分析

为研究高土石坝坝坡的稳定性,以某水电站高土石坝坝坡为例,采用条分法与有限元法耦合的计算方法进行分析,选取3个典型断面,对其设计工况和校核工况下的上下游断面的安全系数进行计算。计算结果表明:(1)下游坝坡最小安全系数比上游大,设计工况安全系数比校核工况安全系数大;(2)3个断面在各工况下取得最小值的时刻近似,符合坝坡稳定的计算规律;(3)经过动荷载分析,大坝坝坡在设计地震动作用下是稳定的,考虑到高坝的"鞭鞘效应",建议在河床中部坝段坝高4/5以上区域采取适当的抗震措施,如加密钢筋、加大堆石粒径、采用胶结堆石料、坝坡加护面层等。研究结果表明,采用条分法与有限元法相结合的方法评价高土石坝坝坡的稳定性,比单一评价方法更科学、可靠。     

土石坝除险加固渗流稳定复核研究

坝体的渗流稳定复核是判断土石坝除险加固设计是否合理的标准。采用GeoStudio软件的渗流分析模块SEEP/W和坝坡稳定分析模块SLOPE/W,对某水库土石坝除险加固设计进行渗流稳定复核,得到大坝上、下游坝坡在不同工况条件下的最小安全系数。计算结果表明,该水库坝坡稳定,除险加固设计合理。     

七家营水库黏土心墙砂砾石坝渗流及坝坡稳定分析评价

土石坝因具有就地取材、地质条件适应性强、工作可靠等优点而被广泛采用,其失事以渗流引起的渗透破坏、滑坡尤为严重。故合理、正确地进行大坝渗流分析与坝坡稳定分析是保证土石坝安全运行的关键。对七家营水库黏土心墙砂砾石坝渗漏量、浸润线、渗透坡降及坝坡抗滑稳定安全系数进行了复核计算,对大坝渗流及坝坡稳定进行了分析评价。     

GeoStudio软件在土石坝除险加固工程中的应用

针对土石坝除险加固设计中渗流及坝坡稳定复核较为复杂的问题。本文结合GeoStudio仿真软件,对设计复核中的渗流及坝坡稳定分析进行仿真计算,针对分析结果提出相应加固方案,运用Geostudio仿真软件进行验算,以期为土石坝除险加固工程的渗流计算和边坡稳定性计算提供参考依据。     

库水位变动联合持续性降雨条件下中小型土石坝边坡稳定分析

为研究库水位变动和持续性降雨共同作用对中小型土石坝坝身渗透和稳定的影响,根据非饱和渗流原理对土石坝在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同强度持续性降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟,结果表明:库水位变动速率相同而降雨强度不同时上下游坝坡的安全系数变化差异较小,上下游坝坡的安全系数对水位变动更加敏感,且上游坝坡安全系数对水位变动的敏感性高于下游坝坡;上游坝坡的最危险工况为库水位骤降2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用;下游坝坡的最危险工况为库水位骤升2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用。该研究成果为正确认识库水位变动联合持续性降雨条件下的土石坝坝坡渗透稳定规律提供参考,并为中小型土石坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供参考依据。     

某土石坝加固前后渗流及坝坡稳定性对比分析

针对某水库土石坝渗漏问题采用了"黏土斜墙+贴坡排水"的加固方案.本文对加固前后土石坝稳定渗流期和非稳定渗流期的坝体渗流及坝坡稳定性进行了分析.结果表明:与加固前相比,土石坝加固后的渗流量及渗透坡降均有所下降,上游坝坡安全系数升高,下游坝坡失稳概率大幅度降低.加固后的坝体稳定安全系数满足规范要求,说明所采用的工程加固措施是有效的、可靠的.