高聚物防渗墙土石坝及其应力场与渗流场耦合分析

系统介绍了土石坝防渗加固工程中高聚物防渗墙的施工方法和步骤,在考虑实际工程条件基础上,建立坝体正常蓄水情况下高聚物防渗墙土石坝应力场与渗流场耦合分析的数值模型。高聚物防渗墙堤坝在考虑渗流-应力耦合作用时,坝体不同位置处的最大压应力的结果要大于不计耦合时的压应力值,且高聚物防渗墙竖向位移和水平位移值考虑耦合时明显大于不计耦合时,坝体内浸润线位置也有同样变化。分析结果说明忽略渗流与应力耦合作用会导致坝体和墙体的位移和应力计算结果偏小,为今后高聚物防渗墙除险加固工程的设计及施工提供理论依据。     

基于双场耦合高聚物防渗墙土石坝静动力响应

高聚物防渗墙近年来被广泛应用在堤坝的防渗加固工程中,同时耦合分析方法也成为分析坝体应力场和渗流场的研究热点。为了研究坝体增建高聚物防渗墙后,考虑渗流场和应力场的耦合作用和不考虑双场耦合作用下坝体和墙体的静动力响应,采用FLAC3D软件建立高聚物防渗墙土石坝应力场和渗流场的三维数值分析模型,分析坝体与墙体在静力荷载及地震荷载作用下的应力、位移、孔压和加速度的分布规律。研究表明,与非耦合分析计算结果相比,高聚物防渗墙土石坝耦合计算的应力值和位移值较大,更有利于坝体和墙体的安全性分析,为土石坝防渗加固和堤坝高聚物防渗墙工程抗震设计及施工提供参考依据。     

渗流场与应力场耦合作用下截渗墙位移应力分析

根据某平原水库的蓄水过程和地质结构特点,建立了渗流场与应力场耦合计算模型,采用有限元方法进行了稳定渗流场和应力场的耦合作下截渗墙部位的位移、应力分析.计算分析表明,考虑耦合作用之后,土体渗透系数平均降低10%左右;截渗墙顶部水平位移由指向上游测变化为指向下游侧,截渗墙部位的最大第一主应力σ1增加约27.8%,最大第三主应力σ3增加约16%.因此,考虑虑渗流场和应力场耦合作用所得的计算结果对截渗墙稳定运行不利.截渗墙;渗流场;应力场;位移     

基于渗流与应力场耦合下混凝土防渗墙对黏土心墙砂砾石坝体影响研究

目前,在土石坝除险加固工程中,塑性混凝土防渗墙得到了大量应用。借助有限差分软件FLAC3D,分析了防渗墙在渗流场和坝体应力场耦合作用下,防渗墙对土石坝在不同工况下的位移、应力、坝坡稳定影响。结果表明:(1)塑性混凝土墙能够很好地适应原黏土心墙砂砾石坝体的变形,优于刚性墙。(2)土石坝坝体内新增的塑性混凝土防渗墙对坝体位移影响极小,对坝体扰动较小。渗流与应力耦合和非耦合场对坝体位移影响差别较小,在静水压力作用下,黏土心墙砂砾石坝上游坝坡最大位移分布于水位线附近。(3)耦合场与非耦合场对坝体应力影响差别较小,坝体内部应力集中分布在上游黏土心墙坡脚处。防渗墙最大位移出现在墙高1/3~2/3处,与坝坡位移最大点分布高程接近。     

黄河大堤高聚物防渗墙稳定性分析

为防止黄河大堤发生渗漏、管涌等险情,确保郑焦城际铁路桥跨越黄河大堤工程安全,建立考虑渗流场与应力场耦合作用的三维大堤数值模型,分析堤前水深、高聚物防渗墙厚度和密度等因素对大堤防渗墙体应力变形规律的影响。结果表明:高聚物防渗墙防渗效果及稳定性优于混凝土防渗墙;高聚物防渗墙厚度越大,墙体的水平位移和受到的竖向压应力越小,墙体所受竖向压应力随墙体高度增加减小;堤前水位越高墙体所受压应力越小,水平位移越大;当高聚物取不同密度时,墙体水平位移变化规律一致,随着墙高增加先增大后减小,位移最大部位在墙体中部。     

某心墙坝蓄水初期应力变形性态分析

蓄水初期水位上升使得土石坝应力场和渗流场存在错综复杂的相互作用,而忽略渗透作用仅研究应力变形易产生偏差.本文基于Biot 固结理论,采用变渗透系数的方法进行坝体施工期、蓄水期的流固耦合分析,并考虑坝料初始含水率及初始应力场的影响,以较真实的模拟蓄水初期瞬态渗流场对坝体应力变形的影响.结果表明：孔隙水压力的消散往往伴随着土体的变形,竣工期大坝变形主要以沉降为主,大主应力存在明显拱效应;蓄水使得心墙上游侧应力减小,坝体向下游错切变形.因此,初次蓄水对坝体不利,流固耦合作用对土坝蓄水初期应力变形影响不可忽视.     

考虑流固耦合的复杂坝基土石坝稳定性分析

土石坝蓄水后存在渗流场与应力场的耦合效应,若简单将应力场和变形场分开考虑,其计算结果与实际情况相差较大,难以反映工程实际情况。采用大型三维有限差分软件建立复杂坝基的土石坝模型,并分别进行不同库水位下考虑流固耦合和未考虑流固耦合的坝体渗流和稳定性计算,分析流固耦合对土石坝稳定安全系数、最大沉降量以及最大拉应力的影响。结果表明,坝体蓄水后其应力场与渗流场耦合作用是不可忽视的,考虑流固耦合的土石坝更不安全。     

基于ANSYS计算下水库土石坝渗流场与应力变形场特性分析研究

针对水库土石坝开展渗流场与应力变形场计算,利用ANSYS软件建立坝体模型,并针对坝体6个特征部位分别进行计算,获得了稳定与非稳定渗流场、应力变形场特性。稳定渗流工况下,坝体内各特征部位结构均在防渗结构措施后,出现一定浸润线下移、水头降低等现象,即坝体防渗效果显著。非稳定渗流工况下,坝体内部不产生显著非稳定渗流活动,非稳定渗流仅在防渗结构系统内部出现,防渗结构对水位突降或突升亦具有良好的防渗效果,防渗墙内渗流稳定,渗透压力以285.8～332.3kPa为主。研究了稳定、非稳定渗流工况下,应力场与位移场各特征值参数最大值均在安全合理区间内,非稳定渗流下应力场与位移场与稳定渗流工况下类似或一致,坝体安全稳定性良好。论文为研究坝体在稳定与非稳定渗流下安全稳定性及渗流场特性提供一定参考。     

基于COMSOL Multiphysics的重力坝渗流场与应力场耦合分析

借助COMSOL Multiphysics软件强大建模与计算功能,建立混凝土重力坝断面二维渗流场与应力场耦合模型,选择结构力学模块和描述流体流动的Richards方程模块,利用出渗面混合边界求解方法确定渗流自由面,以此研究正常蓄水情况下渗流场和应力场耦合作用的影响,并与不考虑耦合作用进行对比。结果表明:(1)考虑与不考虑耦合作用时的渗流场、应力场与位移场分布规律基本一致,但耦合作用对混凝土重力坝渗流场、应力场与位移有较明显的影响;(2)耦合作用使坝体浸润线位置稍微偏低,渗流场等势线偏向下游,坝基扬压力变大;(3)耦合作用使坝体总体应力增加,坝体上游拉应力与下游压应力增大,坝踵处的应力集中加剧。研究成果对混凝土重力坝设计具有参考价值。     

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟

封闭式坝体防渗墙在土石坝除险加固工程中得到广泛应用.然而,目前针对土石坝加固工程中增建的封闭式坝体防渗墙的研究相对较少,特别是关于墙-坝体相互作用的研究中很少考虑渗流与应力的耦合作用.为探讨土石坝加固工程中墙-坝体相互作用的数值模拟方法及作用机理,在分析实际工程条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立渗流与应力耦合数值模型,实现了同时考虑墙-土接触、渗流-应力耦合共同作用的模拟.分析结果表明,所采用的耦合数值模型能较好模拟防渗墙与坝体的相互作用;土石坝加固工程中的封闭式坝体防渗墙墙体的应力主要由水平荷载引起,简单忽略渗流与应力的耦合作用会导致墙体应力的计算结果偏于不安全.     

深覆盖层上面板堆石坝渗流与防渗墙变形特性研究

斜卡面板堆石坝最大坝高110 m,坝基覆盖层深厚（45～108 m）,基岩结构松散,渗透性较强。采用有限元法,对斜卡面板堆石坝及坝基进行了三维渗流及应力应变计算分析,讨论了帷幕厚度、深度与渗透系数对坝基渗流场的影响,分析了防渗墙在施工蓄水过程中的变形趋势以及趾板的沉降规律。结果表明,帷幕是防渗的薄弱环节,帷幕渗透系数增大与深度减小会使总流量显著增加;增大帷幕厚度可较大程度减小渗流量。防渗墙竣工期向上游变位,蓄水期受水推力作用向下游变形。防渗墙与连接板接合部位发生错动,但量值不大。     

钻孔压水试验在林州市风门沟水库帷幕灌浆检测中的应用

防渗墙钻孔压水原位渗流检测方法由于施工简单、成本低、时间短、对堤坝没有损伤,是一种值得推荐的堤坝防渗墙现场检测方法。为了掌握林州市风门沟水库大坝防渗加固帷幕灌浆效果,采用压水试验对水库大坝防渗加固帷幕灌浆效果进行测试,并对灌浆效果进行了分析。该水库大坝防渗加固帷幕灌浆方法可供其他工程借鉴。     

东湖水库非均质土坝渗流场与应力场耦合分析

根据某平原水库的蓄水过程和地质、结构特点，建立了渗流场与应力场耦合计算模型，采用有限元方法进行了稳定渗流场和应力场的耦合计算。计算分析表明，考虑耦合作用之后，土体渗透系数平均降低10％左右；位移和应力都有不同程度的提高，其中最大竖向位移由0．356m增加到0．41m，最大第1主应力σ1和最大第3主应力σ3分别增加了3．5％和2．5％。因此，虑渗流场和应力场耦合作用所得的计算结果对土坝稳定安全性不利。     

综合防渗技术在小型水库除险加固工程中的应用

本文以某山区小型水库工程坝体防渗加固为研究对象,采用“帷幕灌浆防渗墙+土工膜技术”的综合除险加固技术。结果表明,迎水侧坡脚侧灌浆量最大,不同坝长位置的沉降变化规律较为一致,初期呈现较快的非线性增长,随后趋于稳定。采用“帷幕灌浆防渗墙+土工膜技术”综合除险加固技术使得病险水库的出逸坡降、出逸流速和渗流量呈现大幅度降低,表明综合除险加固技术起到了防渗加固效果。     

基于AutoBANK的流固耦合场沙田水库坝体渗流变形特征研究

为研究沙田水库坝体流固耦合场渗流-变形特征,采用AutoBANK数值仿真方法,计算了坝体流固耦合场下渗流-变形的时序效应及渗透系数差异性下渗流-变形影响特征。沉降位移为坝体位移中最大值,其在施工蓄水期与运营期呈“蓄水期缓降-运营期速降-运营稳定期平静”三阶段特征,坝体上游水平位移变化特征与沉降位移类似,但下游水平位移与上游呈相反。大、小主应力全过程为“稳定-缓增-速降-平静”特征,以运营期60～350d内主应力降幅最显著,分别减少了38.6%、39.5%。坝体渗透系数不影响位移发展态势,但对沉降、水平位移量值分别具有抑制、促进作用,且坝体渗透系数愈大,沉降位移进入稳定期时间节点更滞后,而水平位移在蓄水期受之影响更敏感。     

土石坝低弹模塑性混凝土防渗墙应力变形分析

本文结合福建南安坂头水库大坝防渗墙工程实例,针对低弹模塑性混凝土的特点,对修筑塑性混凝土防渗墙前后的坝体进行了渗流分析,并采用非线性邓肯—张(E—B)模型研究了大坝防渗墙在一定水位下的应力变形特性。结果表明:低弹塑性混凝土防渗墙具有良好的防渗性能;修建墙体后坝体蓄水期垂直位移分布规律与竣工期相似,水平位移有向下游的趋势,坝体蓄水期大小主应力等值线趋势基本与竣工期相似;低弹塑性混凝土防渗墙墙体拉应力随混凝土弹性模量的增大而增大,最大拉应力均位于259.00m高程左右。     

流固耦合对深覆盖层内防渗墙应力变形的影响

深厚覆盖层为多孔岩土介质,应力场与渗流场相互作用,存在流固耦合效应.基于比奥固结理论,建立了渗流场与应力场耦合的数学模型;计算分析了某闸坝工程深厚覆盖层基础内防渗墙的应力变形.研究结果表明,考虑流固耦合效应的防渗墙应力变形比不考虑流固耦合效应的要小.     

围垸堤防防渗措施对垸内渗流状况的影响分析

堤防加固以后,在堤防内布置了混凝土防渗墙。为了研究混凝土防渗墙的施工是否会导致垸内地下水状况的变化以及影响垸内生产、生活,需要对堤防加固后垸内渗流场进行计算分析。利用三维渗流有限元方法,计算分析了堤防内设置防渗体对于垸内区域渗流场的影响。首先在分析区域地层、水文及水文地质基础上,建立了有限元计算模型,确定了计算方案。然后,针对洪水期、常态期及枯水期,分别计算了无防渗设施、有防渗设施情况下的区域渗流场;在此基础上,对比分析了渗流场的差异、渗流量的变化情况等。最后得出结论:除了堤防局部位置外,防渗设施对于垸内地下水分布范围基本没有影响;在洪水期,防渗体具有明显抗灾作用;而在常态期外湖水位下降,垸内需水时,防渗体对于垸内渗流量影响相应下降,且在下降到一定水位后,几乎没有影响;在枯水期,防渗体则具有抑制垸内水流外渗的益处。更多还原     

堤防防渗加固方法研究

渗透破坏是堤防工程中一种较为常见的险情，要做好渗透破坏的除险加固工作，应了解渗透破坏的类型，并进行防渗加固方案比较，以找出经济合理的加固措施。重点讨论了采用黏土斜墙法、复合土工膜防渗法、贴坡排水法、压浸平台法、劈裂灌浆法进行堤身防渗，以及采用加盖重、加铺盖、帷幕灌浆、排渗井、减压沟、土工膜及垂直防渗墙进行堤基防渗的方法。指出堤防防渗方法的确定取决于堤身的土质和填筑质量、堤基土体的地质特性及堤防周围的地理环境等因素，必要时应采用渗流计算进行复核。     

林溪水库主坝防渗墙应力变形的有限元分析

林溪水库主坝防渗加固设计采用低弹模混凝土防渗墙，因此有必要对防渗墙的工作性状进行研究。用有限元法对防渗墙结构的应力变形进行分析。计算结果表明，防渗墙水平位移远大于竖向位移，墙体以受压为主，且压应力小于混凝土强度；受拉区仅存在于墙体下游面局部位置，不影响防渗墙结构安全，但应适当考虑局部拉应力超标对渗流安全的影响。分析表明，防渗墙设计指标的选取是合适的，可为类似工程的设计提供参考。