库水位骤降条件下均质土石坝渗流稳定分析

本文基于Van Genuchten非饱和渗流模型综合分析了土石坝饱和一非饱和渗流,以工程实际为例,研究了水位骤降工况下土石坝渗流稳定问题.结果表明:库水位骤降工况下,上游水位的变化对坝体渗流量的影响较大;库水位急剧降落易使浸润线形成逆向渗流形态,并造成土石坝坝坡稳定性的降低,但是当孔隙水压力消散时间足够长时,上游坝坡稳定性有一定程度的提高.     

透镜体特征参数对均质土坝浸润线及渗透流量的影响

透镜体的存在对坝体内原有的渗流场具有显著的影响。研究透镜体对坝体渗流场浸润线及渗透流量的影响规律,旨在为库坝设计及其工程建设中进行提高坝体安全性等工作提供理论依据。以不透水地基均质土坝作为研究对象,通过改变透镜体的4种特征参数（渗透系数、相对位置、面积、形状）,采用土石坝二向稳定及非稳定渗流计算程序《DQB》分别计算坝体的浸润线及渗透流量。研究结果表明：透镜体的渗透系数、相对位置及其面积对坝体的浸润线及渗透流量的影响显著,而透镜体的形状对渗流场的影响较小。因此,在库坝实际建设工程中,可通过设置适当特征参数的透镜体来改变坝体的渗流场,提高坝体的安全性或蓄水能力。     

重力坝设计新思路

碾压混凝土（RCC)筑坝技术是混凝土筑坝技术在材料与施工技术上的革命，本文从RCC坝的现状入手，分析大坝产生裂缝和导致渗漏的原因，论证了尽可能降低重力坝坝体混凝土中的胶凝材料用量，就可避免温度裂缝的发生。提出的重力坝设计新思路是：坝体混凝土只满足应力与稳定的要求，无需承担防渗功能，而大坝的防渗功能，应由上游面专门设置的防渗结构来承担，即大坝的设计应体现功能分开的原则。     

基于关联规则的土石坝渗流推理预测方法及应用

将关联规则算法引入到土石坝渗流的预测中,并建立预测模型。首先将渗流量和上游水位、降雨量、下游水位等组成事务组,利用K-means算法对实测数据进行预处理,然后通过Apriori算法进行频繁项集的挖掘,产生强关联规则,最后将强关联规则用于渗流量的预测。本模型可以较好的解释影响渗流变化的内在原因,将本预测模型应用于某土石坝工程中,结果表明该模型具有较好的精度。     

基于GAMLSS-GLO及随机森林算法的土石坝渗流监测模型

根据土石坝渗流原型观测,厘清水位、降水等因素的影响,模拟大坝渗流的真实状态,合理评估其渗流监测结果,是土石坝安全监控亟待解决的关键问题。基于此,根据数理统计原理,采用随机森林算法构建无降水条件下渗流量与上下游水位的回归模型;考虑渗流量受前期累积降水的综合影响,引入广义可加模型（GAMLSS-GLO）,模拟降水影响下土石坝渗流监测值的波动区间,并将其与渗流-水位回归模型叠加,预测土石坝渗流监测的可靠区间;最后,将该方法应用于糯扎渡心墙堆石坝的渗流监测。结果表明：所提模型方法对渗流的水位、降水响应表现出良好的适用性,显著提高了渗流模拟预测质量。同时求解了渗流量置信区间,有利于土石坝的运行工况判断及安全监控。     

透水地基上填土成层土坝的渗流特性及加固措施的研究

本文以黄泥埠土坝断面为研究代表,对填土成层土坝进行了无防渗设施、垂直防渗、水平防渗、坝下游挖排水沟及防排结合的十多组方案的渗流电拟试验,并且分析了不同防渗措施的渗流状态,基本摸清了透水地基上填土成层土坝的渗流特性,提出了这类土坝分别采用以防为主、挖排水沟及防排结合加固方案,其适用条件及采用相应的渗流控制措施时应注意的问题,为治理这种特殊类型土坝的险情提供了科学的依据。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙渗流控制研究

随着地质条件良好的坝址日益减少,许多水坝已经或将要坐落在非均质无限深透水地基或深厚覆盖层地基上,为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能减少渗流量,本文通过物理模型实验就非均质无限深透水地基上的土石坝微透水垂直防渗墙的深度对坝基渗流量的影响进行研究,得出了在非均质无限深透水地基上土石坝坝前水头不变的情况下的垂直防渗墙的有效深度.当悬挂式防渗墙深度大于10倍坝前水头后,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的深度大约为20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定.     

水位降落时土坝坝体渗流特性的交互式有限元模型

利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。     

6m高堆石坝坝体内的紊流渗流——现场测量、解析法和数值模拟求解

在挪威北部进行了一系列关于渗流、稳定和溃坝的现场试验,这些试验在不同材质的一系列土石坝中进行.其中一座均质堆石坝,长35 m,高6.3 m,坝顶宽2.8 m,在坝体内发生了紊流渗流.在假定坝体材料为各向同性的多孔介质的前提下,开发了紊流渗流的流量、浸润面的二维解析法,用CFD软件FLUENT进行了数值模拟计算,找出了最...     

澌溪河水库大坝渗流监测数据研究

为了澌溪河水库大坝的安全建设和运行,对大坝监测数据进行研究非常重要。在水库大坝扩建前,为了防渗的要求,对坝体和坝基进行帷幕灌浆,通过对灌浆前、后压水试验数据和坝后总渗流量监测数据进行分析,表明帷幕灌浆后坝基的平均单位吸水率和坝后总渗流量有明显地减小,比较直观地证实了帷幕灌浆可以达到减小坝基渗流的效果。水库大坝的安全运行期间,为了监控大坝的安全运行和辅助决策,利用人工神经网络建立了有效的渗流量预测模型。计算结果表明,该预测模型能正确地模拟和预测大坝的渗流量。     

湖北省青山水库大坝渗流及稳定计算

本文对青山水库主、副坝断面进行了有限元渗流计算及下游坝坡抗滑稳定计算，计算结果显示：由于青山水库各坝心墙很薄，所以心墙处渗透坡降很大，可能发生渗透破坏；各坝坝壳与排水体交界位置的渗透坡降较大，存在渗流安全隐患；由于坝体及坝基的渗透性较大，渗漏问题比较突出；由于渗流的作用，当水库水位较高时，下游坝坡的最小抗滑稳定安全系数随水库水位的上升而下降较快，由此导致下游坝坡在水位较高时不能满足抗滑稳定要求。通过对青山水库大坝的渗流分析可知，对于薄心墙土坝，在心墙的下游侧渗透坡降很大，如不采取有效的反滤处理措施，则容易发生渗透破坏，该问题应该引起足够的重视。对青山水库大坝的抗滑稳定分析则揭示出渗流对于土坝下游坝坡的抗滑稳定影响很大，对任何土坝坝坡进行抗滑稳定分析时必须考虑渗流的影响。计算结果为青山水库主、副坝的工程处理提供了依据，也为其它土坝的渗流及稳定安全分析提供了可供借鉴的资料。     

存在高渗透区的黏土心墙土石坝渗流稳定性分析

黏土心墙土石坝是重要的挡水建筑物,心墙的低渗透性可以大幅降低坝体水力梯度,减少坝体发生渗透破坏的风险。然而心墙的质量问题(如局部高渗透区)会影响坝体的渗透稳定性,甚至酿成管涌溃坝等严重后果。以瀑布沟心墙土石坝为原型开展坝体渗流大型水槽模型试验,并结合有限元数值模拟方法研究高渗透区对坝体内部渗流场和渗流稳定性的影响。试验表明高渗透区域将改变心墙的渗流场,成为优势渗流通道,导致高渗透区域附近孔压值大幅上升,同时高渗透区域的存在将显著提升坝体渗漏速率。试验与模拟结果一致表明,随着高渗透区域逐步上移,高渗透区所在位置处的孔隙水压力增大,坝体渗漏量减小。高渗透区和心墙的渗透系数增加都会使心墙孔压值和渗漏量增加;随着高渗透区的渗透系数的增大,心墙坝渗流稳定性系数降低,导致坝体稳定性下降;随着心墙渗透系数的增大,高渗透区水力梯度略微减小,但心墙整体临界水力梯度下降,坝体稳定性降低。所得结论可为基于监测数据反演分析心墙的质量问题和评估坝体的安全性能提供依据。     

基于EEMD-LSTM-ARIMA的土石坝渗压预测模型研究

渗压监测是土石坝渗流安全评价的重要内容之一。由于渗压受到诸多外界因素的影响,测点的渗压值时间序列往往存在非平稳性、局部突变等特点,为此基于“分解-重构-组合”的思想构建了土石坝渗压预测的EEMD-LSTM-ARIMA模型。首先采用集合经验模态分解(EEMD)对时间序列特征进行提取,根据长短期记忆神经网络(LSTM)对提取出的特征分量进行预测,同时结合差分自回归移动平均方法(ARIMA)进行残差修正,组合LSTM和ARIMA的预测结果,重构得到改进预测模型。以某深厚覆盖层上的土石坝工程为例,选取主河床坝体防渗墙后2个典型测点的实测渗压值序列为研究对象进行应用验证。结果表明：相较于单一的LSTM模型和ARIMA模型,改进模型的平均绝对误差MAE、均方误差MSE、均方根误差RMSE均为3种模型中的最小值,预测精度明显优于另外2种模型,该模型为土石坝渗压的精确预测分析提供了新途径。     

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。     

深厚砂砾石覆盖层坝基渗控方案与瞬态坝坡稳定研究

为减少修筑在深厚砂砾石覆盖层上土石坝的渗流损失，提高大坝的安全稳定性，针对某深厚砂砾石覆盖层心墙土石坝，提出一种“库盘水平铺盖+坝基砼垂直防渗墙”空间正交组合渗流控制体系。利用Geo-studio软件耦合Seep/w和Slope/w模块进行坝基渗流方案模拟，基于饱和-非饱和渗流理论研究库水位骤降速率对坝坡瞬态抗滑稳定性的影响。通过对比渗流稳定性态约束条件和经济技术条件，提出坝基渗控最优方案。研究表明，“库盘水平铺盖+坝基垂直砼防渗墙”空间正交组合渗流控制体系在技术经济方面优势显著，可为类似坝基条件下土石坝渗流控制和安全调度运行提供一定的技术参考。     

淤地坝防渗改造渗流及坝坡稳定分析

为提高小流域地表水的利用率,解决山区灌溉用水问题,结合山西省偏关县咀儿上淤地坝开展淤地坝防渗改造的技术研究。针对该淤地坝上游坝坡,提出原土培厚、黏土斜墙、复合土工膜共3种改造措施5种改造方案,并考虑渗流场和应力场的耦合影响,对原坝体和各种改造方案的渗流和坝坡稳定性进行数值模拟计算。结果表明：原坝体受渗透水的影响较大,无法安全蓄水;仅对上游坝坡进行原土培厚并不能使坝体满足防渗要求;在上游坝坡铺设黏土斜墙或土工膜可有效降低浸润线、减少渗流量、提高下游坝坡的稳定性;土工膜方案相对于其他方案具有更好的安全性和可行性,可以在条件允许的前提下优先考虑。研究结果对类似淤地坝防渗改造工程具有一定的指导意义。     

碾压混凝土坝渗流场分析的缝面渗流平面单元模拟法

针对碾压混凝土坝成层施工的结构特点及其渗流特 性，笔者在非均质各向异性等效连续体模型的基础上，提出可精细而又方便地模拟大坝中层 面、缝面和裂缝等渗流行为的缝面渗流平面单元模型。在没有增加计算网格结点的前提下， 不但能高效率地刻画出层面和缝面所带来的坝体强渗透各向异性的特点，而且又能极容易地 对那些局部零星分布的有强集中渗透能力的冷缝和裂缝等缝隙进行逐个细致地模拟，坝体的 渗流实际情况在数值模型中得到了甚为客观的展现，提高了大坝渗流场的计算分析精度，基 本上完整地解决了碾压混凝土坝的渗流建模问题。最后，较详细地进行了一个高102m的大坝 的算例分析。     

Seepage simulation of high concrete-faced rockfill dams based on generalized equivalent continuum model

This research focused on the three-dimensional (3D) seepage field simulation of a high concrete-faced rockfill dam (CFRD) under complex hydraulic conditions. A generalized equivalent continuum model of fractured rock mass was used for equivalent continuous seepage field analysis based on the improved node virtual flow method. Using a high CFRD as an example, the generalized equivalent continuum range was determined, and a finite element model was established based on the terrain and geological conditions, as well as structural face characteristics of the dam area. The equivalent seepage coefficients of different material zones or positions in the dam foundation were calculated with the Snow model or inverse analysis. Then, the 3D seepage field in the dam area was calculated under the normal water storage conditions, and the corresponding water head distribution, seepage flow, seepage gradient, and seepage characteristics in the dam area were analyzed. The results show that the generalized equivalent continuum model can effectively simulate overall seepage patterns of the CFRD under complex hydraulic conditions and provide a reference for seepage analysis of similar CFRDs.     

南水大坝渗流基流下包线的确定

大坝渗流基流是反映大坝渗流性态的重要指标之一 ,文章结合南水大坝渗流实测资料 ,采用多种模型和方法对大坝的渗流基流进行了分析 ,并根据模型分离结果推求了坝体、坝基和两岸绕坝渗漏基流下包线的表达式 ,进而分析和评价南水大坝的渗流状态。     

对土石坝渗流安全监测仪器的几点认识

基于对目前国内外广泛用于土石坝渗流安全监测的两种仪器的分析 ,认为测压管由于迟后时间的影响 ,不宜用在监测土石坝浸润线和坝体内部渗透水压力的粘性土体中 ,但可用在渗透系数大于 1 0 -3 cm/s的无粘性土体内 ;渗压计是一种理想的渗流监测仪器 ,但应用时必须在专业人员指导下进行。