考虑渗透系数变化时土石坝的固结计算

在土石坝的固结过程中，渗透系数将随着固结的过程而减小，土的固结速度将减缓，固结时间将增长，因此，在土石坝的固结计算时应考虑渗透系数变化对固结过程的影响。文中提出了一个渗透系数随固结度变化的计算公式，并据此导得单向排水固结的情况下，固结孔隙水压力的计算公式，计算简单，并具有一定的精度。     

土石坝固结计算中渗透系数的取值问题

土石坝坝体和坝基的固结速度及其稳定性，与坝体和坝基土的渗透系数的大小有密切关系。由试验资料的分析可知，在固结过程中土的渗透系数是变化的．其变化幅度可达两个数量级，因此在土石坝的固结计算中必须考虑渗透系数变化对固结的影响，通常的方法是取固结前后渗透系数的平均值作为渗透系数的计算值，也就是认为在土的固结中渗透系数是按直线变化的。但是由试验表明，在土的固结过程中渗透系数的变化并非是线性的，因此这种方法仍然存在较大的误差。较精确的计算方法应该是将固结的计算时间划分为几个时段，在每个时段内渗透系数为一常量，等于前一计算时段本的渗透系数。这种计算方法虽然具有较高的精度，但计算工作量也随之增大。为了使计算工作量不致增大，而同时又使计算结果具有足够的精度，本文提出等效渗透系数法。通过计算比较，按等效渗透系数法计算的结果与按精确方法计算的结果极其接近。     

土石坝固结计算中渗透系数的取值问题

土石坝坝体和坝基的固结速度及其稳定性，与坝体和坝基土的渗透系数的大小有密切关系。由试验资料的分析可知，在固结过程中土的渗透系数是变化的，其变化幅度可达两个数量级，因此在土石坝的固结计算中必须考虑渗透系数变化对固结的影响，通常的方法是取固结前后渗透系数的平均值作为渗透系数的计算值，也就是认为在土的固结中渗透系数是按直线变化的。但是由试验表明，在土的固结过程中渗透系数的变化并非是线性的，因此这种方法仍然存在较大的误差。较精确的计算方法应该是将固结的计算时间划分为几个时段，在每个时段内渗透系数为一常量，等于前一计算时段末的渗透系数。这种计算方法虽然具有较高的精度，但计算工作量也随之增大。为了使计算工作量不致增大，而同时又使计算结果具有足够的精度，本文提出等效渗透系数法。通过计算比较，按等效渗透系数法计算的结果与按精确方法计算的结果极其接近。     

土石坝分期固结沉降计算

根据土石坝各土层分期固结的特点 ,依据分层总和法和固结沉降的基本概念 ,提出了分期固结沉降的计算方法。该方法可模拟计算施工期内不同施工年度的沉降分布和竣工以后的沉降分布     

土石坝心墙孔隙水压力的统计分析方法

土石坝心墙中孔隙水压力的变化常滞后于库水位的升降。通过对鲁布革坝心墙孔隙水压力的统计分析，提出一个新的统计方法，即比较不同时段内库水位平均升降速率与孔隙水压力的关联度，采用关联度最大的库水位平衡升速率和库水头为变量，进行测点孔隙水压力的统计分析，其复相关系数和标准差均得到了显著地改善。     

土石坝土料掺碎石混合料高压下的固结排水剪切强度特性

本文根据某高土石坝心墙料进行了纯土料和不同级配下不同碎石掺量的土、石混合料高压三轴固结排水剪切成果，阐述了混合料的压实特性，高压下的强度特性以及非线性模型参数性能，认为在筑坝心墙土料中反入合理级配的适量碎石，能提高该坝的抗剪强度，增加其稳定性，有利于土坝变形及强度性能的改善。     

土石坝心墙孔隙水压力的统计分析方法

土石坝心墙中孔隙水压力的变化常滞后于库水位的升降。通过对鲁布革坝心墙孔隙水压力的统计分析，提出一个新的统计方法，即比较不同时段内库水位平均升降速率与孔隙水压力的关联度，采用关联度最大的库水位平均升降速率和库水头为变量，进行测点孔隙水压力的统计分析。其复相关系数和标准差均得到了显著地改善。     

土石坝砾石土心墙孔隙水压力变化分析

土石坝心墙作为坝体主要防渗结构,在施工期产生的孔隙水压力幅度、消散水平及初蓄期的防渗性能对大坝的初蓄和运行安全有着重要的影响。对某高土石坝砾石土心墙孔隙水压力监测资料的分析表明,砾石土心墙在施工期产生的孔隙水压力幅度与上覆土压力、土体饱和状态和渗透系数有密切关系,孔隙水压力消散水平与库水位变化幅度关系不大,主要与材料特性相关。初蓄期由于心墙土体未完成固结,库水位快速抬升,心墙易加速沉降,从而降低土体强度产生水力劈裂,因此心墙土石坝在初蓄期应严格控制库水位抬升过程,加强心墙中部孔隙水压力及下游侧渗透水压力监测,这对确保大坝的安全具有重要意义。     

考虑渗气渗水函数的非饱和土固结性状研究

大坝蓄水所引起的水环境变化会诱发其周边建筑物地基产生显著的沉降变形,要合理预测其沉降过程,则需研究非饱和土地基的固结性状。为此,基于混合物理论,在非饱和土的水、气两相渗流-变形耦合方程组中,采用离散线性化的方法引入了渗气渗水函数和持水曲线方程,给出了考虑渗气渗水系数比值变化的一维固结微分方程组,进而采用积分变换方法求得非饱和土层孔隙水、气压力消散及其沉降变形的解析解。最后,选取水、气相互连通的非饱和土层典型算例,通过与已有文献所述未考虑渗气渗水系数比值变化的解析解、有限差分解的计算结果对比发现:本文解析解因考虑了水、气渗流相互作用对非饱和土固结过程的影响,故其计算的孔隙水、气压力消散曲线与沉降变形曲线较已有文献解析解更接近于有限差分解的计算曲线。     

土石坝心墙孔隙水压力成因分析

土石坝心墙在施工过程中会产生超静孔隙水压力。通过对大坝砾石土心墙中不同部位形成的不同的孔隙水压力值进行分析,并结合砾石土心墙填筑时土料含水率、坝前水位、大坝填筑进度以及当地的降水情况等,认为孔隙水压力的形成原因主要是心墙料含水率较高,并且孔隙水压力的极值在上覆荷载固定时主要受大坝砾石土心墙内含水率的影响。心墙内部观测到的压力值有孔隙水压力和坝前水位贯通后的水头压力之分,需分别进行分析。     

土石坝心墙孔隙水压力成因分析

土石坝心墙在施工过程中会产生超静孔隙水压力。通过对大坝砾石土心墙中不同部位形成的不同的孔隙水压力值,结合砾石土心墙填筑时土料含水率、坝前水位、大坝填筑进度以及当地的降水情况等进行综合分析,得出孔隙水压力的形成原因主要是由于心墙料含水率较高,并且孔隙水压力的极值在上覆荷载固定时主要受大坝砾石土心墙内的含水率影响。心墙内部观测到的压力值有孔隙水压力和与坝前水位贯通后的水头压力之分,需分别进行分析。因此,加强孔隙水压力的观测和分析,对大坝的安全监控有着重要意义。     

土石坝中的水力劈裂

土石坝在使用时不能很好的发挥其功能，诸如过渡充、管涌、或是破坏，这要归因于心墙发生了水力劈裂，尽管这一现象以前曾被报导过，但影响水力劈裂压力的一些重要因素，诸如饱和和固结却未曾引起民人们的重视，并且，一些与现场条件直接相关的实验室试验成果和理论研究也被们们忽视了。同时也提出了一个包含常规土体进行的水力劈裂试验，同时也提出了一个只包含常规土体强度参数的简单的理论表达式，用这一表达式可以直接计算出水劈     

考虑坝料初始压密特性的土石坝变形计算方法

在土石坝工程中,经高强度反复碾压后的筑坝土石料会达到非常密实的状态,从而表现出明显的超固结特性,未考虑这种特性的土石坝应力变形计算分析中,通常会使低坝的变形计算结果偏大,高坝的变形计算结果偏小。通过设定初始屈服面或初始加载函数,本文提出一种可考虑坝料初始超固结特性的土石坝变形计算方法,分别结合沈珠江双曲服面模型和邓肯-张EB模型讨论了具体的实现方案,进行了不同坝高、考虑和不考虑坝料初始超固结特性的算例分析,结果表明,所提出的方法可有效解决土石坝变形“低坝算大,高坝算小”的现象。     

考虑坝料初始压密特性的土石坝变形计算方法

在土石坝工程中，经高强度反复碾压后的筑坝土石料会达到非常密实的状态，从而表现出明显的超固结特性。在传统未考虑这种特性的土石坝应力变形计算分析中，通常会使低坝的变形计算结果偏大，高坝的变形计算结果偏小。通过设定初始屈服面或初始加载函数的方法，本文发展了一个可考虑坝料初始超固结特性的土石坝变形计算方法，分别结合沈珠江双曲服面模型和邓肯-张EB模型讨论了具体的实现方案。进行了不同坝高、考虑和不考虑坝料初始超固结特性的算例分析，结果表明，所提出的方法可有效解决土石坝变形“低坝算大，高坝算小”的现象。     

考虑黏性成分时的渗流固结理论及其在工程中的应用

经典的太沙基一维固结理论(Terzaghi)采用了圆筒、水、弹簧活塞相组合的物理模型,并作出一系列假定,在假定的基础上提出了太沙基一维渗流固结理论。但是,随着研究的日益深入,该理论被证明过于理想化,针对很多特殊的土质计算与实际结果相差较大。为了弥补经典太沙基一维固结理论的局限性,在经典的太沙基一维固结理论的基础上,结合湖南益阳当地特殊的土质,提出一种新的物理模型,并从物理模型出发,对经典的固结理论做了修正推导。通过解析计算结果与经典理论计算结果和试验数据的对比,得出在同样的时间内经典太沙基一维渗流固结理论计算的固结度偏大,沉降偏大,而超孔隙水压力消散过快等结论。     

饱和土的变渗透系数固结理论及其合理性验证

饱和土体的固结过程伴随着土骨架的压缩和孔隙水的排出,其孔隙比及渗透系数随固结过程不断减小,但当前的Biot和Terzaghi固结理论均没有考虑固结过程中孔隙比及渗透系数的变化。这种处理方法对于压实土地基的固结过程来说,计算结果与实际相差甚微,但对于孔隙比很大的欠固结软黏土层、尾矿堆积层以及淤地坝库区的固结沉降来说,计算结果与实际过程的差异则会很大。首先建立土体固结过程中孔隙比与体应变的关系式,再利用渗透系数与孔隙比的关系式建立了渗透系数与体应变的关系式,最后利用弹性力学的几何方程得到渗透系数与单元位移的关系式。将这一关系式代入Biot固结理论,即得到变渗透系数固结理论,并在COMSOL中实现了求解计算。理论分析和数值计算表明：变渗透系数固结理论能够反应固结过程中因孔隙比减小造成的孔压消散缓慢、沉降速率降低的客观现象;土体初始孔隙比越大,体应变越大时,修正的渗透系数对固结过程的影响越大;渗透系数的减小只影响固结过程,不影响固结计算的最终结果。     

土石坝心墙应力变化对渗透系数的影响研究

试验和现场监测均表明,土石坝心墙的渗透系数并非是一个常数,而是随着其应力状态和密度的变化呈一定的空间分布。一般而言,心墙土在填筑过程中渗透系数的空间变化因自重荷载大小而产生,密度大的下层土渗透系数小于上层土;不同应力状态下,渗透系数也有一定规律。根据某土石坝心墙土料的等向压缩试验确定心墙各高程处的实际密度,基于该土料在不同密度条件下的渗透系数试验成果,确定各高程处心墙的实际渗透系数。考虑上述土料渗透系数的空间变化后,开展心墙孔压、应力状态的有限元数值模拟。将该结果与常规心墙采用单一渗透系数的计算方法对比发现,考虑心墙渗透系数的空间分布,能够更合理地反映心墙的实际孔压分布和应力状态。     

水位降落时土石坝不稳定渗流计算

讨论了土石坝不稳定渗流计算的判别原则,分析了不稳定渗流工况下土石坝浸润线计算方法,用工程实例揭示了土石坝不稳定渗流计算的重要性.     

基于最小二乘支持向量机的土石坝渗透系数反演

针对土石坝渗透参数和测压管水位间复杂的非线性关系,应用最小二乘支持向量机于土石坝渗透系数的反演。首先利用有限元模型得到最小二乘支持向量机的训练样本,建立坝体水压分量相对值和渗透系数间复杂的非线性关系,并将其输入到训练好的最小二乘支持向量机模型,即可得到大坝渗透系数的反演值。以某土石坝为例经对比分析,该方法是可行的。     

小浪底水库土石坝斜心墙应力监测与分析

以小浪底水库土石坝斜心墙应力监测资料为基础,对其斜心墙孔隙水压力、土压力及拱效应进行探讨。分析表明:该斜心墙孔隙水压力受施工、防渗料等影响,与库水位变化规律存在一致、滞后及不一致三种情况。同时,其土压力变化分为土压力上升期、土体快速固结期(土压力下降期)及土压力随库水位有规律变化期三个阶段,越靠近斜心墙上游,三个阶段的变化越明显,越靠近斜心墙下游,三个阶段的变化越不明显。而且,斜心墙拱效应从上游到下游依次减小,在运行初期增大,之后其系数变化与库水位变化正相关,测点越往下游,年变幅越小。