考虑非饱和区的复合土工膜防渗坝渗流分析

针对传统的渗流分析主要考虑饱和区的渗流而不考虑非饱和区的渗流存在一定的安全隐患问题,基于饱和—非饱和渗流理论,结合复合土工膜防渗坝设计了四种不同的水位组合,分别计算了饱和渗流量及饱和—非饱和渗流量,并分析了正常蓄水位下考虑与不考虑非饱和区的渗流速度场等变化规律。结果表明,考虑非饱和区后单宽渗流量有了明显下降,出溢点的渗流溢出坡降变小,且渗流路径变的较为陡直,靠近上游部分区域的渗透坡降相对较大,水压力在土工膜中的降低相对减小。     

降雨入渗对土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

基于多孔介质饱和-非饱和非稳定渗流理论,以那板心墙土石坝为例,采用有限元法模拟正常蓄水位时不同降雨强度、降雨历时条件下的土石坝暂态渗流场,然后将暂态渗流场与极限平衡法相结合计算坝坡的稳定性,为了考虑基质吸力对坝体材料抗剪强度的影响,计算中采用修正的摩尔-库伦（Mohr Coulomb）破坏准则。结果表明,降雨强度和降雨历时对土石坝暂态渗流场及坝坡稳定性有明显的影响。     

某水电站雾化区边坡降雨入渗及稳定性分析

基于某水电站右岸高边坡基本地质条件和雾化雨资料,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律,并借鉴非饱和强度理论,运用强度折减法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响。分析结果表明,雾化雨条件下地表水入渗将导致非饱和区范围缩小、压力水头升高并出现局部暂态饱和区;考虑非饱和区强度变化及饱和区渗透力影响,降雨入渗时边坡稳定性将明显下降。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

溪古水电站消力池边坡降雨条件下渗流场三维有限元分析

针对因公路改线在坝顶高程附近开挖溪古水电站消力池高边坡时雨季曾出现局部塌滑破坏、边坡顶部变形较大并出现明显的坡面拉裂缝等问题,基于饱和—非饱和渗流理论,建立了该边坡渗流分析三维有限元模型,模拟了坡面张拉裂缝等入渗通道和内部主要结构面,根据坝址气象资料拟定了典型降雨过程线,研究了该边坡在降雨条件下的渗流场及其变化规律,并计算分析了工程治理措施对边坡渗流场的影响。结果表明,同时封闭后缘透水带和坡面张拉裂缝等入渗通道可显著减小坡体暂态饱和区,且暂态饱和区向坡内延伸的垂直深度最大可减小约15 m,有利于提高边坡稳定性。     

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。     

某水电站边坡雾雨作用下三维稳定性分析

分析了金沙江某水电站坝址区工程地质条件,确定了左岸泄洪雾化区边坡的稳定性控制边界条件及潜在滑动块体,基于泄洪雾化区地形图构建了边坡三维模型,在泄洪雾化区边坡三维饱和非饱和渗流场计算的基础上考虑了非饱和孔隙水压力对结构面强度的影响,并计算了一次典型泄洪雾化降雨过程中边坡滑体的动态安全系数.计算结果表明,该方法可为雾化区边坡渗流控制和边坡加固设计提供参考.     

土工膜缺陷引起的土工膜防渗砂砾石坝渗漏数值模拟

为研究土工膜缺陷对土工膜防渗砂砾石坝渗流场的影响,基于某土工膜防渗砂砾石坝的实际情况,应用饱和〖CD1〗非饱和渗流理论,构建了三维有限元数值计算模型,并对土工膜缺陷条件下坝体和坝基渗流场进行了数值模拟,拟定了不同缺陷部位、尺寸的计算方案,分析了在不同压力水头下复合土工膜发生不同程度的破损对渗流场的影响,获得了土工膜防渗砂砾石坝缺陷渗漏渗流场的特性。发现单个土工膜缺陷的发生部位和大小对砂砾石坝的渗流要素（浸润线、渗透坡降、渗透流量）影响不大,对缺陷附近局部渗流场的影响较大,随着缺陷处压力水头或缺陷尺寸的变大,局部饱和区变大。表明单个土工膜缺陷渗流影响区域仅为缺陷附近垫层内部较小区域。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。     

安谷水电站长尾水渠与右岸地下水位的影响分析

安谷水电站的长尾水渠布置在大渡河右岸区域,人口、耕地众多,沟渠发达,尾水渠通过优化设计研究取消了右堤的防渗墙.现电站已经运行,为探究尾水渠与右岸区域的地下水位的相互影响,基于饱和－非饱和渗流理论并利用SEEP/W软件对尾水渠右堤进行渗流计算,分析了运行期各剖面的渗流量、渗流场和渗透坡降,同时对右岸地下水位进行长期原型观...     

植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响

为了研究植被根系对黄土边坡稳定性及固土效果的影响,通过室内直剪试验、模型试验及数值模拟方法,研究了植被根系对黄土强度、边坡抗冲刷能力、边坡渗流场的影响。结果表明,植被根系可明显提高黄土抗剪强度,且随着植被根系数量的增多,黄土的最大抗剪强度和残余抗剪强度均有明显增大;坡表种植植被后,黄土边坡表面的抗冲刷能力增强,在相同的水流冲刷条件下,原状黄土的冲刷深度为20cm,种植植被后冲刷深度仅为1.5cm,可见植被根系对黄土具有较好的保持作用,渗流数值模拟发现坡面种植植被后,防渗效果明显提高。     

分层碾压的填方渠坡稳定渗流分析

鉴于南水北调中线工程总干渠为特大型供水渠道,填方渠段水深、量大,对输水可靠性要求较高,沿线渠坡防渗尤为重要,基于分层碾压填方渠坡的渗流场表现出的各向异性,结合碾压土层各向异性程度及渗透系数转化关系对分层碾压的填方渠坡渗流建立数学模型和有限元模型,并应用ANSYS热分析模块进行稳定渗流分析。结果表明,在模拟分层碾压的填方渠坡渗流时均质各向异性渗流场比均质各向同性渗流场中的渗流强烈,且分层碾压的填方渠坡各向异性程度越大渗流越强烈,因此对这类层状渠坡渗流分析和渗流控制的关键为选取合理的渗流场及准确掌握土层各向异性程度。     

基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析模型

应用迭代解耦技术建立了基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析计算模型并研制开发了计算程序。以矩形坝为例,计算比较了有无耦合作用时的坝体应力场和渗流场。结果表明,耦合作用时坝体的位移略小但分布规律一致;坝体的水平正应力分布差别较大,垂直正应力、剪应力和等势线变化较大,但分布规律一致。计算结果符合一般规律,用无单元法进行应力场和渗流场耦合分析是可行的。     

二滩高拱坝坝基灌浆帷幕防渗效果研究

以运行期的二滩拱坝为例,考虑高拱坝坝基存在断层及有自由面排水孔幕情况,利用三维渗流场有限元模拟法、改进排水子结构法和隐式复合材料单元法建立了高拱坝坝基渗流场有限元数值模型,模拟了灌浆帷幕和排水孔幕同时作用时的拱坝实际渗流场,再假设坝基灌浆帷幕失效模拟了该工况下的坝基渗流场,通过比较分析研究了高拱坝坝基灌浆帷幕的防渗效果。结果表明,灌浆帷幕失效后二滩高拱坝坝基渗流场依然可在排水孔幕作用下保持稳定,坝肩部位渗流场稳定性明显降低。     

基于加热弱光纤阵列分布式测量技术的大坝渗流监测新方法

新型弱光纤阵列分布式测量技术是大坝渗流监测的新技术.根据弱光纤光栅测温原理、对流传热方程组和牛顿冷却公式,推导出热光纤渗流监测理论公式.设计了基于加热弱光纤监测渗流的圆筒模型试验,通过光纤周围温度场与渗流场的耦合关系,间接获得圆筒模型的渗流状态.试验结果表明,温度边界层是影响温度场和渗流场的重要因素,渗流水温度对温度边...     

防渗墙裂缝对沥青心墙坝坝基渗流的影响

针对防渗墙在施工和运行过程中可能出现裂缝,高压渗水对坝基渗透稳定性造成影响的问题,以新疆大河沿水库工程为例,应用渗流有限元法,建立坝址区三维有限元模型,研究了防渗墙裂缝型式和裂缝宽度对坝基渗流场的影响,并分析了裂缝出现后土体渗透破坏的范围。计算结果表明,防渗墙完好情况下,坝基渗透稳定满足要求;防渗墙出现裂缝时,坝基土体可能会发生渗透破坏,并且上部横向裂缝比竖向裂缝对坝基渗流场影响更大,同时裂缝宽度也会对坝基渗透破坏范围产生较大影响。     

两河口心墙堆石坝渗流特性及其控制方案

建立了两河口工程坝址区的三维渗流有限元模型,并计算分析了坝体及其坝基的三维稳定渗流场特性,获得了坝体和坝基的位势分布、坝体各分区的渗透坡降及渗透流量等.分析了坝基防渗帷幕和左右岸防渗帷幕深度和长度变化及防渗帷幕和坝基岩体渗透参数对渗流场的影响.结果表明,坝体、坝基及左右岸坝肩的防渗措施均可满足要求.建议考虑坝基防渗帷幕仅截断3 Lu线以上岩体的防渗方案,并将左岸防渗帷幕的延伸长度减少50 m.     

运行期放矿对尾矿坝渗流场的影响分析

放矿是选矿厂将尾矿用管道输送至尾矿库堆存的矿山生产环节之一,其输送的尾矿含有大量水,影响尾矿坝渗流场。基于饱和—非饱和渗流理论,以某尾矿坝扩容加高工程为例,建立三维有限元渗流分析模型,依据尾矿输送实际情况,模拟运行期放矿条件下的尾矿坝渗流场,分析了放矿流量对尾矿坝渗流场的影响。结果表明,运行期放矿对尾矿坝渗流场的影响主要集中在尾矿沉积滩入渗面以下约32m深处;放矿流量越大,入渗面附近浸润面抬升越大且暂态饱和区越厚;放矿入渗受尾矿料的入渗能力限制,放矿流量超过一定值后,放矿水直接流入尾矿库,其影响不再扩大。研究成果可为尾矿坝的安全运行提供技术支持。     

坝基防渗墙及墙下灌浆帷幕渗流及渗透稳定性分析

采用三维有限元计算软件SEEPAGE1.0对扎雪水电站坝基进行了稳定渗流计算,分析了悬挂式防渗墙下灌浆帷幕深度对渗流场的影响,探讨了覆盖层中的渗透稳定性问题,确定了经济合理的防渗方案,并分析了防渗墙开裂对渗流场的影响.结果表明,覆盖层中帷幕底部的渗透坡降最大,并以此处为中心,向四周迅速减小.整体渗透稳定性较好,防渗墙底部出现交错裂缝对渗控效果影响不大.     

裂隙网络渗流理论的软硬互层状岩体渗流分析

为研究软硬互层状岩体的渗透规律,根据层状岩体中的裂隙发育规律,把互层状岩体简化为由层面裂隙和构造裂隙组成的离散裂隙介质,建立了互层状岩体渗流离散裂隙网络模型,并根据裂隙交叉处的流量守恒原理求解其渗流场。通过一个算例验证了模型的合理性,并讨论了切层裂隙开度对垂直方向渗流的影响,得到了互层状岩体渗透场的分布特点。