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...     

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。     

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。     

不同类型降雨边坡温湿耦合及稳定性数值模拟研究

为研究不同类型降雨条件下(平均型降雨,前锋型降雨,中锋型降雨以及后锋型降雨)广西南宁某地边坡温湿耦合特性以及边坡稳定性进行规律。利用加拿大著名岩土软件Geo-slope2012软件进行了有限元计算,计算结果表明:降雨条件下边坡表层孔压及体积含水量首先达到最大,然后逐渐向边坡深部发展,在降雨结束后,边坡表层的孔压及体积含水量迅速减小;在降雨过程中,边坡土体表层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥中锋型降雨≥平均型降雨≥前锋型降雨,深层的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≤平均型降雨≤中锋型降雨≤前锋型降雨;在降雨结束后,坡土体内部的孔压及体积含水量大小顺序为:后锋型降雨≥平均型降雨≥中锋型降雨≥前锋型降雨;边坡内部总的温度场与气候变化较为一致,呈现先增大后减小的规律;边坡内部的温度变化幅度要小于边坡表层,同时,下部监测面的温度变幅要小于上部监测面与中部监测面;安全系数总体上随时间呈现在降雨过程中逐渐减小,在降雨结束后保持不变的规律;不同降雨类型在降雨前期的安全系数大小排序为:后锋型≥平均型≈中锋型≥前锋型,最终安全系数趋于一个定值.     

不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。     

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.     

降雨-库水位作用下的下坪滑坡Monte-Carlo可靠度研究

针对降雨-库水位联合作用下的可靠度研究较少这一不足,基于下坪滑坡的工程背景,利用Geo-studio软件对降雨联合库水位不同工况下的渗透稳定性及可靠度进行了分析,得到了不同位置监测点的孔压变化、确定性安全系数变化、可靠度及失效概率,结果表明:库水位骤降工况下孔压总体上随时间呈现不断下降最终趋于稳定,而不同降雨工况下孔压总体上随时间呈现不断上升最终趋于稳定;库水位骤降情况下定性安全系数随时间呈现先降后升,而随降雨呈现单调下降的趋势;库水位骤降速率越大,降雨强度越大,降雨持时越长,最小安全系数则越小;库水位骤降工况下的不同工况安全系数分布差异要明显小于降雨工况,库水位骤降速率越大,失效概率越大,可靠性指标越低,降雨强度越大,降雨持续时间越长,失效概率越大,可靠性指标越低。     

降雨条件下黄土边坡的稳定性分析

降雨是影响边坡稳定性的重要因素,雨水入渗使土体饱和度增大、含水量增加、抗剪强度下降,当降雨强度和持续时间超过临界值时,便导致边坡失稳。结合兰州某滑坡治理工程,根据降雨强度和持续时间计算边坡浅层土体在不同时刻的含水量,运用非饱和土抗剪强度理论,对降雨条件下的黄土边坡的稳定性进行了分析。结果表明:持续降雨条件下边坡的变形破坏主要是边坡土体含水量增加引起的;把含水量作为抗剪强度的主要控制指标,建立边坡土体的黏聚力和内摩擦角与降雨持续时间的关系,进行有限元模拟分析,得到边坡安全系数,可为持续降雨条件下黄土边坡的防护和失稳预测提供参考;传统的有限元强度折减法得到的安全系数不能准确反映边坡稳定性的强弱,只能说明边坡是否破坏。     

库水位变化和降雨作用下付家坪子高陡滑坡稳定性研究

运用非饱和土渗流理论和抗剪强度理论,以付家坪子高陡滑坡为例,采用极限平衡法,分析了库水位不同升速和降速、降雨不同强度以及库水位变化与降雨联合作用工况下滑坡的稳定性。计算结果表明库水位上升越快,滑坡安全系数的增长速率越大;降速对滑坡稳定性的影响基本上呈抛物线变化,即安全系数先减小,后增加,每个降速下均存在一个临界水位;降雨强度越大,滑坡的稳定性就越差,随着库水位的升高,降雨对安全系数的降低幅度有所减小;在研究库水位下降与降雨在时间上的最不利组合方式时,发现降雨作用在最末对滑坡稳定性的影响比作用在最初要有利;该高陡滑坡在库水位变化、降雨以及库水位变化和降雨联合作用下,安全系数的变化幅度均很小。     

再说地下水库

地下水库系指以地下含水层的天然储水空间为库容的水库,具有与地面水库同样的储存和调节水资源的功能。建设地下水库,一般应具备理想的库区、地下良好的贮水空间、充足的补给水源、良好的补给与入渗途径、可靠的提水利用设备等条件。地下水库可分为有坝地     

降雨与库水作用下木竹坪滑坡稳定性分析

采用GEO-SLOPE有限元计算软件对木竹坪滑坡在库水位上升、降雨、库水位上升和降雨共同作用下的地下水渗流场变化及稳定性进行了数值模拟计算。结果表明:不同工况条件下,地下水位线位置相差很大,但各工况下最可能滑动面的范围几乎一致;库水位上升和降雨共同作用对滑坡稳定性影响最为不利,其安全系数最小。     

某抽水蓄能电站上水库防渗帷幕深度优选研究

针对某抽水蓄能电站上水库地质条件较为复杂、库区存在两条由库内延伸到库外的中等宽度断层、副坝区基岩弱风化层较厚的特点,以及设计防渗方案不合理的问题,根据上库工程坝址区的地质结构、地形地貌及防渗帷幕设计,建立了三维有限元渗流分析模型.首先通过参数及地下水位反演确定了库区基岩的渗透系数和水库特征点处的地下水位,然后在设计防渗...     

某水利枢纽区渗漏性状分析与防渗处理建议

某水电站建成蓄水后,量水堰便出现了流量较大的渗漏,且随着库水位的抬升,渗漏量呈现出逐渐增大的趋势。此外,渗水水温高于库水,具温水的特征。为了对渗漏原因与渗漏通道进行分析,采用水文地质测绘、水文地质钻探、压水试验、水质全分析、孔内电视、地下水观测等综合勘察方法查明了坝址区岩体透水性、地下水渗流场、渗水特征及水化学特征。结果表明:早期渗水由浅表循环的冷水和深部循环之热水混合而成,且以冷水为主;坝基及绕坝渗漏通道以岩层层面和两组节理为主,属裂隙型渗漏。在此基础上,利用回归分析预测得到库水达正常蓄水位时,量水堰渗漏量为1 728.40 L/s,据此,提出了防渗处理建议。经防渗处理后,库水位达正常蓄水位时,渗漏量减至270 L/s,防渗效果明显。     

库水位升降与降雨条件下滑坡的渗流及稳定性分析

地下水对库岸边坡的稳定性影响重大,以库区某滑坡为例,通过对滑坡的变形特征和专业监测数据分析,结合三峡库区库水位调度方案及降雨条件,依据非饱和土渗流理论和极限平衡理论,运用有限元分析软件Geo-Studio,对该滑坡设置了8种工况,分析其在145~175 m库水位波动及降雨条件下的渗流及稳定性。计算结果表明滑坡体内地下水位随库水位升降而升降,降雨对滑体后部地下水位有一定影响;滑坡稳定性在库水位上升时减小,且上升速率越大,稳定性系数越小;库水位下降,稳定性系数先减小后增大;降雨条件下,稳定性系数有所减小。所得结果可为库岸边坡的稳定性分析提供一定参考。     

基于原型监测的黏土心墙堆石坝渗流分析

某黏土心墙坝在蓄水期间,出现渗流量较大、坝体渗流、绕坝渗流增大等现象。为了寻找原因,通过对某黏土心墙坝的环境量、坝体渗流、绕坝渗流、渗流量等原型监测数据进行分析,得到渗流量、坝体坝基渗压、绕坝渗流等监测成果。为进一步分析渗流来源,对渗流量进行模型分析。结果表明各监测成果互为印证,受库水位影响显著;库水位是影响渗流量大小及变化的主要因素,降雨量是次要因素,其中,库水位对渗流量的影响主要是通过两岸绕坝渗流,其次是通过坝体坝基渗流。库水位对渗流量的影响既是即时的又是持续的。     

乌江渡水电站坝基水质特征及帷幕性状评价

以岩溶地区乌江渡水电站为典型案例,针对pH值、水化学类型、析出物、渗漏量等坝基防渗评价因素,结合历史、近期水样检测资料及坝址地层岩性和帷幕材料,对比库水与防渗帷幕后水样的pH值和水化学类型的变化,研究析出物成分的来源变化、渗漏量的趋势,分析坝基防渗帷幕性能。结果表明:水化学类型以CO_3~(2-)或OH~-型、HCO_3~-型为主,白色碳酸钙析出物由水—岩—混凝土三者间互相作用而成。水库在蓄水后,库底变为高压缺氧的还原环境,同时有机物的堆积会使得库底水呈弱酸性,侵蚀性CO_2含量会有所增加。这对坝基帷幕体不利。坝基防渗帷幕体的防渗性能整体上仍然完整有效;水的流动是析出物沉淀的必要条件之一。将水的pH值与渗流量或渗透压力及析出物沉淀情况综合分析,可以作为判别防渗帷幕防渗性能的依据。该研究结果可以为其他相似水库判断防渗帷幕性能提供参考。     

段家峡大坝扩建工程渗流计算

以段家峡均质土坝扩建工程为例,探讨大坝扩建后其渗流计算方法.对不同库水位情况下的坝体稳定渗流、坝基渗流以及库水位骤降情况下的坝体非稳定渗流进行了计算.所提出的简化计算方法有较强的适用性,对土坝扩建工程的渗流计算有较好的参考价值.     

PE复合土工膜在红江水库除险加固中的应用

红江水库为沥青斜墙土坝 ,最大坝高 45.0m ,由于坝端混凝土齿墙未达相对不透水层 ,而后浇的混凝土铺盖过短 ,因此渗透比降大 ,工程自建成蓄水后 ,先后发生过多次渗透破坏事故 ,被定为三类危险水库 ,控制水位运行。本工程除险加固采用复合土工膜全坝及坝端外延铺设 ,延长渗径 ,减少渗透比降 ,达到除险加固目的。从 1 996年 9月竣工验收蓄水 3年多高水位运行观测看 ,大坝无异常现象 ,渗流量及斜墙下干砌石垫层入渗水位明显减少 ,达到了预期防渗加固的效果。     

基于示踪试验的多重裂隙网分级与渗透参数确定

裂隙岩体渗漏已经成为危害水库坝体和地下厂房的重要问题,由于裂隙岩体中存在不同规模的裂隙,因此研究裂隙网络中地下水流运动规律有助于解决地下工程的防渗问题。以某抽水蓄能电站为例,在上水库和地下厂房之间进行了现场示踪试验,根据试验结果对裂隙网络进行了多重分级,并计算了各分级裂隙网络的渗透参数。结果表明:各渗透参数基本随着裂隙网络级数的增加而减小,且各分级网络的渗漏量与导水系数成正比,同时室内试验结果也验证了这一规律的正确性。因此,多重裂隙网络的分级有助于确定裂隙岩体渗漏通道的规模,为裂隙岩体渗流的计算提供可靠的渗透参数,从而为地下工程的防渗提供依据。