土石坝心墙水力劈裂影响因素分析

基于水力劈裂的断裂力学判定准则和有限元判定模拟方法,以假想的直心墙土石坝为例,在考虑心墙内存在裂缝的条件下,计算分析了库水位、裂缝长度、裂缝位置和心墙材料特性(包括弹性模量、泊松比和密度)等因素对土石坝心墙水力劈裂的影响。计算中假定心墙料、坝壳料和裂缝材料的本构关系均具有线弹性特性。结果表明,发生水力劈裂的可能性随库水位的抬高、裂缝长度的增大而增大;随裂缝位置的不同而异。提高心墙材料的弹性模量、泊松比和密度,均有利于提高心墙的抗水力劈裂能力。     

当库水位下降时,土石坝坝体内的不稳定渗流计算

均质和心墙型土坝的迎水坡,当库水位降落时,可能产生促使它滑动的动水压力。因此在土坝设计实践中,通常须核算水库水位降落时迎水坡的稳定性,为了正确地计算动水压力对迎水坡稳定的影响,首先须解决水库水位降落时,坝壳中自由水面位置的变化问题。 下面介绍两种计算水库水位下降时,坝体中自由水面线位置的近似公式,以供设计     

心墙坝浸润线简化计算方法

通过理论分析和数值计算,在考虑坝体与防渗墙的相对渗透系数关系的基础上,提出了估算心墙坝坝体浸润线的一种简化计算方法,给出了浸润线位置的拟合公式。以白鸭山水库大坝为例,将该简化方法与有限元法的计算结果进行对比,表明该简化方法合理、可行。这一简化计算方法可大大减少中小型水库大坝在进行除险加固方案比选时的计算工作量。     

桐柏抽水蓄能电站土石坝渗流监测及模拟分析

抽水蓄能电站库水位日变化大,导致坝体发生非稳定渗流,严重影响大坝边坡稳定。基于桐柏抽水蓄能电站上库土石坝渗流监测和数值模拟,研究库水位日变化对坝体渗流和整体稳定性的影响。研究结果表明,在最高库水位的稳定水位浸润线已形成前提下,库水位短暂周期性变化只会引起坝体上游侧局部浸润线位置变化,而其余绝大部位浸润线位置与最高稳定水位时浸润线位置基本相同。库水位迅速降低时,坝体将发生向上游侧渗流,对大坝前坡整体稳定性影响较大;随着库水位迅速降低,大坝前坡整体稳定系数显著减小。     

水位下降对平山水库黏土心墙坝渗流场和稳定性影响分析

本文以平山水库黏土心墙坝为例,计算得到了库水位从校核洪水位下降至正常蓄水位和死水位,坝体内部浸润线分布和上下游坝坡的最小安全系数。结果表明:随着库水位下降,浸润线也逐渐降低,心墙内浸润线由直线变为折线;校核洪水位时最大渗流速度可达0.4503m/d;上下游坝坡的最小安全系数随水位降低而减小,但均满足规范要求;水位下降导致心墙与上游坝体交界处的剪应变范围增大,并有向上游坝坡扩展的趋势。     

摄动方法求解水库水位下降时土坝中浸润线的位置

在前人工作的基础上,通过用摄动方法,求得水库水位下降时均质土坝中浸润线位置的近似解。经与试验结果和其他理论计算结果的比较表明,本文提出的方法是合理的、可行的。     

万安水电站土石坝坝体渗流特性分析

渗流特性是反映土石坝运行性态的重要内容。依据万安水电站土石坝坝体测压管渗压水位监测资料,从渗压水位变化过程、渗压水位与上游水位相关性、坝体浸润线和心墙渗透坡降等方面,对大坝渗流特性与渗流状态进行了分析与评价。研究表明,万安水电站土石坝坝体渗压水位变化规律和坝体浸润线状态合理,心墙防渗效果较好,坝体渗流特性正常。     

抽水蓄能电站粘土心墙堆石坝库水位降落时坝壳浸润线计算及稳定坝坡设计

我国抽水蓄能电站的修建是近几年才开始的。用粘土心墙堆石坝作为抽水蓄能电站的蓄水池的挡水坝在国内尚属少见。根据抽水蓄能电站的运行特点，库水位在几小时之内大幅度升降。这种变化使心墙上游坝壳的浸润线发生相应的变化。笔者在设计中参考国外类似工程采用乘以相应修正系数的方法确定浸润线位置，并进行坝坡稳定计算以确定稳定的坝坡。笔者认为该问题引起同类问题设计者的重视，并建议有关科研单位进行相应的研究工作。     

考虑辐射井的栗西尾矿坝渗流数值分析

针对尾矿库区内浸润线高从而引发的安全性问题,为了有效排出尾矿内部的水,降低浸润线,结合栗西尾矿库工程实例,开展渗流数值仿真模拟,简化模拟了一种辐射井建模的方法,分析了增设辐射井设施前后对渗流结果的影响,包括坝顶处底部至顶部压力水头变化、浸润线位置的变化以及上游至下游总水头变化,并把计算结果和实测结果作了对比。综合结果表明:堆积坝顶处的压力水头由底部向顶部接近线性降低。对于同一节点来说,增设辐射井后,压力水头几乎不会随着干滩长度减小而变化,但坝内浸润线得到了有效降低。计算结果与实测浸润线作对比,增设辐射井后,浸润线和实测浸润线耦合较好,有着较小的误差,范围在0.1%～7.7%之间,较为合理。研究结果考虑了辐射井的影响,为尾矿坝的三维渗流分析提供了参考依据。     

土坝的渗流分析

本文为无压稳定渗流条件下土坝渗流计算的研究。对心墙土料渗透系数的变化,直至与坝壳料相等时的情况进行了计算,以便分析过渡带的排水效果。为了便于分析,兹采用一座建于岩基上,高度为63m,心墙下游设有垂直排水过渡带的土坝,以确定其心墙内浸润线的变化为例来说明。该坝址处河床高程为172m,坝基高程为159m;坝顶高程为222m。分析方法通过土坝的稳定渗流可采用有限差分数值法求解拉普拉斯方程,算得在土坝范围内矩形网络上的总水头势。用以划分正交网格和进行数值计算的有限差分     

库水渗流作用下边坡稳定性分析

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线,设计人员对于渗流作用下浸润线的确定大都采用经验概化,使得设计中主观性成分比较高。利用Phase2程序,以岸坡库水水位下降速率和土体渗透系数为单一变量进行验证分析,结果表明,当库水水位下降越快或者土体渗透系数越小时,岸坡稳定性越差。分别利用模块数值解和经验概化解确定岸坡的浸润面位置,将两者计算结果进行对比,采用模块数值解能够准确反映水位变化过程中岸坡稳定性的变化规律,而采用经验概化法计算浸润面位置将过高地估计岸坡的安全性,使工程设计偏于危险。     

基于Fluent的灌区明渠平板闸门三维流场数值模拟

为确定水位传感器的安放位置对平板闸门的三维流场进行数值模拟,采用了包含VOF模型的k-ε方程,利用Fluent软件模拟了在不同条件下的三维流场,得到了水位、流速、压力的分布规律。计算结果表明:在闸前0.5~1.5 m及闸后2.5~4.5 m区域内水位、流速和压力均相对稳定。研究结果为合理确定灌区明渠平板闸门计量用水位传感器的位置,提高水位监测精度,提供了理论依据。     

库水波动下库岸边坡地下水浸润线解析解及误差分析

解析法是库岸边坡地下水浸润线计算中便于实际应用的方法,但该方法须基于若干假定并对潜水运动基本方程线性化后才能求解。针对各假定和线性化过程建立不同的地下水渗流数学模型,用解析法和有限元法解答上述数学模型,分析各误差大小及其规律。结果表明：库岸垂直处理带来的误差要小于方程线性化处理和不考虑非饱和渗流带来的误差,而且它们都随渗透系数变大而减小;在三峡库区库水调度情况下,假定库水位等速变化带来的误差对大多岸坡而言可以忽略;计算库岸边坡地下水浸润线时,解析法只适用于水位变化幅度相比含水层厚度较小,且几何边界规则、岩土结构简单、岩土体渗透性较好时的情况。     

库水位等速上升对浸润线影响的模拟试验研究

通过室内物理模拟试验,研究了均质岸坡存在水平强透水层条件下,库水位等速上升对岸坡土体内浸润线的影响。试验结果表明:浸润线随库水位的等速上升呈非线性变化;与存在水平不透水层的理论解对比,模型土体底部水平强透水层的存在,使得浸润线随库水位等速上升的变化速率明显加快。通过对试验结果的拟合,提出了在库水位等速上升的条件下浸润线的简化计算方法。     

白盆珠水库土坝渗流及坝坡稳定分析

该文对白盆珠水库土坝渗流观测资料进行了分析,认为土坝第一期砼心墙防渗效果显著,能满足坝体坝基渗流稳定安全的要求。虽然第二期砼防渗心墙未建,在3种工况下左右岸坡坝体及第一期砼心墙端坝段断面实测及推算浸润线位置比设计值高,但坝体渗透坡降不大,下游坝坡抗滑稳定复核最小安全系数亦满足现行规范要求。因此,土坝渗流是安全的,坝坡是稳定的,暂无须续建第二期砼心墙。     

非稳定渗流期骤降判别及均质土坝稳定分析

在均质土坝设计中,水位骤降通常是拟定上游边坡时需控制的工况。水位降落期浸润线位置判别和确定,为大坝稳定计算提供依据,合理判别水位降落速度是浸润线计算的关键步骤,为此,用k/μv表示库水位相对于渗流自由面下降的速度,以区别库水位是缓降、快降还是骤降,并以此来判别和计算浸润线。渗透系数k值一般可通过试验给出比较精确的数值;给水度μ是确定浸润线位置的关键参数;黏性土μ值的研究目前还没有比较完善的确定方法。此次研究采用了公式计算和查表对比的方法确定合适的给水度值,并用不同公式进行了水位下降快慢的判别,提出了水位骤降期坝型调整和稳定计算指标合理性问题。     

大坝测压管观测资料分析在北邢家水库渗流安全评价中的应用

通过对北邢家水库大坝测压管观测资料进行综合分析，结合日常检查及地质勘察资料，判断出部分坝段粘土心墙存在填筑不均匀与防渗性能差的质量问题，发现了部分坝段存在坝体上游水位长期高于库水位的渗流异常现象，并将测压管资料绘制的大坝浸润线与渗流计算的浸润线进行对比，对理论计算采用的渗透系数予以验证。     

库水位涨落和降雨入渗对岸坡浸润线的影响分析

选取均质土坡地质模型,以东大龙口水库为例,充分考虑库水位涨落、降雨入渗以及库水位涨落和降雨入渗联合作用,进行库岸岸坡浸润线的非稳定渗流计算,得到浸润线动态变动规律,对压力传导系数、库水位涨落及降雨入渗强度对浸润线的影响进行分析。结果表明,岸坡浸润线的位置与形状与压力传导系数大小有关,在相同的降雨量情况下,有效降雨强度越大则岸坡浸润线变幅越大,越不利于岸坡稳定。为库水位涨落和降雨入渗情况下库岸岸坡稳定性分析提供了可靠依据。     

基于ANSYS二次开发的心墙堆石坝渗流分析

ANSYS拥有强大的计算分析及前后处理功能,但缺乏处理具有自由面的无压渗流问题的能力。根据渗流场与温度场的相似性,通过ANSYS二次开发,实现了基于ANSYS的热分析模块对心墙堆石坝进行渗流稳定分析的功能。在计算过程中,运用渗透系数调整法,逐步迭代计算出浸润线位置,从而计算出渗流相关物理量。为验证ANSYS二次开发的适用性,以瀑布沟水电站坝体为实际研究对象,分别运用ANSYS和Seep/w进行对比计算,结果表明,浸润线、渗流量和渗流场的数值都较为相近,证明用ANSYS的热分析模块对心墙堆石坝进行渗流稳定计算是可行的。     

库水位升降作用下锦屏一级水电站左岸边坡地下水渗流特征研究

为了研究锦屏一级水电站蓄水过程中库水位变化对边坡地下水渗流特征的影响,将左岸边坡构建精细的地质模型,并以饱和—非饱和渗流理论为基础,应用Geostudio Seep/W分别对5个库水位升降工况进行数值计算。结果表明:当库水位上升时,地下水渗流方向会由指向坡外变为指向坡内,而坡表的孔隙水压力首先增大,浸润线呈现出上凹的特征。当库水位下降时,地下水渗流方向会由指向坡内变为指向坡外,坡表的孔隙水压力快速减小,浸润线呈现出下凹的特征。而无论是库水位下降还是上升,岸坡内的渗流场变化始终会滞后于库水位的变化。产生这种滞后现象的原因与库水位升降速率和坡体渗透系数的大小有关。当渗透系数小于升降速率时,渗流场的动态变化就会产生滞后现象,并且库水位升降速率越快这种滞后现象越明显。