基于数值模拟的土石坝渗流计算及防渗措施分析

土石坝渗流问题是土石坝工程安全的核心问题之一。采用有限元分析方法,结合某一工程实例建立有限元渗流场计算模型,对正常蓄水情况下渗流场进行数值模拟,得到水头分布、浸润线及渗透流速情况,并对其防渗措施进行了分析与建议。结果表明数值模拟方法能够很好的模拟土石坝渗流情况,可以为土石坝渗流安全评价提供有效支撑。     

基于土料参数时变特性的土石坝渗透破坏概率动态分析方法

为更真实地反映土石坝渗透破坏发展的随机与时变特性,采用干湿循环土工试验与渗透系数反演等手段,从土料参数变异性及时变性角度来表征土石坝动态渗透破坏概率。将RBF神经网络和LHS法相融合对随机抽样方法进行改进,克服了传统Monte Carlo随机抽样法计算量过大的缺陷,对比证明了该改进方法的准确性与高效性。将该改进方法应用于某土石坝渗透破坏概率动态分析,计算结果表明,该土石坝渗透破坏概率总体较高并呈现逐年增大趋势,需要进行除险加固处理。     

土石坝各向异性渗流特性及对坝坡稳定的影响

基于饱和-非饱和理论,以均质土石坝为例,采用固定网格法,运用ABAQUS有限元软件分析了渗透特性各向异性情况下的浸润线、流速分布,将流场作为初始应力导入到坝坡的稳定性计算中,基本解决了坝坡渗流与稳定性分析耦合问题。计算结果表明,坝坡浸润线、下游溢出点随着各向异性的增大而抬升;坝坡安全系数随着各向异性程度的增大而减小,论证了考虑各向异性渗流特性的必要性。     

复合土工膜防渗体土石坝渗流有限元分析

基于复合土工膜的渗透机理，结合土体的渗流计算模型，采用有限元法，编写了土石坝渗流计算的程序，对某复合土工膜面板坝进行了渗流分析。应用实例的计算结果表明，用复合土工膜防渗的土石坝的渗流计算结果是合理的，与未铺设复合土工膜的土石坝相比，浸润线坡度趋于平缓，渗透坡降明显减小，渗透流量大幅度缩减。     

土石坝渗流警兆指标体系及拟定方法研究

对影响土石坝渗流安全的因素进行了分析，建立了土石坝渗流警兆指标体系，直观地反映了土石坝渗流破坏模式。针对渗流稳定计算中自由面难以确定的问题，采用截止负压法进行渗流计算。提出采用子结构分析方法模拟可能发生接触渗透破坏的区域，可以直接求解渗流场，简化了渗流计算过程，节省了预处理时间。基于截止负压法拟定了土石坝渗透坡降的警兆指标，并将该警兆指标应用于实际工程的安全评价中，取得了较好的效果。     

加设垂直防渗体的土石坝渗流计算方法初探

建在无限深透水地基上的土石坝,其渗流场的几何形状和边界条件较复杂,具有不同程度的非均质性和各向异性的特点,对其渗流计算方法进行了分析比较,并运用边界元计算原理,建立了无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗体的渗流计算模型.     

考虑参数变异性的土石坝渗透破坏概率分析

为合理考虑土体参数变异性对土石坝渗透破坏概率的影响,本文编写了基于GEOSTUDIO与MATLAB之间的渗流有限元计算及可靠度分析的接口实现程序,并以一实际土石坝工程为例验证了提出方法的有效性,探讨了库水位骤降条件下坝体材料渗透系数以及土水特征曲线模型参数的变异性对土石坝渗透破坏概率的影响。结果表明：库水位上升对土石坝渗透稳定很不利,库水位从正常蓄水位工况上升至校核洪水位工况,土石坝渗透破坏概率增加近两倍。受坝体材料基质吸力的作用,库水位骤降会导致坝体发生逆向渗流,土石坝渗透破坏概率到达某一时刻后会急剧增加,然后直至坝体内孔隙水压力得到充分消散才下降并趋于某一稳定值。     

基于组合赋权-TOPSIS土石坝渗流安全等级评价

根据资料收集选取土石坝渗流量、渗透坡降等8个定量因素作为土石坝渗流风险评价的指标,使用粗糙集改进层次分析法组合赋权的方法获取各评价指标客观权重.建立组合赋权-TOPSIS评价方法,对6个土石坝进行渗流风险评价预测,获取土石坝渗流安全风险等级.与现场调查情况相比结果一致.研究表明:该方法对土石坝渗流风险评价准确便捷,可用于快速评价土石坝渗流风险等级.     

燕山水利枢纽土石坝三维渗流分析

根据燕山水库土石坝地质条件和渗流控制措施的特点,建立了三维有限元计算模型,模拟不同工况下燕山水库土石坝的渗流场,并分析计算了混凝土防渗墙顶与黏土斜墙结合部位、墙体和防渗帷幕内的渗透比降,结果表明:在各种运行工况下,混凝土防渗墙顶与黏土结合部位、混凝土防渗、防渗帷幕和下游坝坡逸出面的渗透比降均在其允许范围内,不会发生渗透破坏.     

土石坝渗透破坏影响因素分析

依托卧虎山水库工程实例,采用Galerkin有限元方法针对稳定与非稳定渗流两种情况,分析了心墙渗透系数、上下游水位、心墙坡度、水位突变等各参数对土石坝渗透破坏的影响,建立了土石坝渗透坡降的功能函数,并确定了功能函数随各参数的概率分布。     

基于IGW的各项异性地层渗流数值计算分析

渗流严重危害着水利工程,以往渗流分析集中在各项同性,但近些年对某些复杂地层的研究,发现地层渗流表现出强烈的各项异性,而且各项异性的危害性比各项同性更大。为了实现对土石坝各项异性地层的二维渗流场真实区域的数值模拟,利用IGW数值模拟软件,基于孔隙介质模型,求解土石坝各项异性地层的渗流场,对正常蓄水位渗流场进行模拟分析。结果表明,坝体浸润线随各项异性的增大而逐渐抬高,浸润线出逸点坡降逐渐变小;增加各地层渗透系数(K)值,地基渗透流量(Q)随渗透系数的增加而加大,浸润线逸出坡降也加大,结果可为土石坝各项异性地层渗流计算及工程所需的合理防渗措施提供依据。     

深厚覆盖层地基渗流控制措施效果数值分析

结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了地基防渗墙深度、铺盖长度及覆盖层土体渗透性等因素对坝基渗流控制效果的影响。结果表明:覆盖层渗透系数较大时,覆盖层成为大坝渗流的主要通道,防渗墙只有完全截断覆盖层才能取得较好的防渗效果;当采用悬挂式防渗墙时,防渗墙深度取其与覆盖层厚度之比为0.7左右时较为合理;单纯依靠铺盖不能有效控制覆盖层地基渗流;覆盖层渗透性是坝基渗流控制较敏感因素,其渗透系数大小及渗透各向异性均对大坝渗流场有一定影响。     

百色水利枢纽重力坝6号坝段基础渗流场分析

百色水利枢纽重力坝基础岩体渗流特性复杂，6号坝段坝基有贯穿于坝基上下游的强透水层，岩体的成层性又呈现出渗透各向异性的特点，坝基渗流控制方案的设计是一个较复杂的问题。采用三维有限单元法及排水子结构技术，对6号坝段基础渗流场的特性和优选渗控设计方案进行了分析研究，对坝基坊渗帷幕和排水幕的工作机理和互存互辅的内在渗控关系作了明确的说明，为大坝的设计者提供有力的科学依据。     

碾压混凝土坝防渗与排水渗控设计方法

本文采用渗流场求解的结点虚流量法、缝面无厚度平面单元、排水子结构和排水孔开关器等方法，依托10多年来对龙滩高碾压混凝土重力坝渗流特性和渗控优选方案的研究，对碾压混凝土大坝的坝上下游面防渗体和坝内排水孔幕的防渗与排水设施的渗控机理及效果进行了系统深入的分析研究。其中包括对上下游面防渗体的作用、本体的弱渗透性、层面和缝面的强透水性、上游面防渗体竖直劈头缝和水平裂缝的影响、坝段横缝止水失效的影响以及排水孔孔径和孔距的影响等问题的研究。     

石门拱坝坝基渗流性态分析

石门拱坝坝基渗流性态及其主要影响因素在两个不同的防渗区域存在显著差异 ,通过对渗流、坝踵裂缝等观测资料的综合分析 ,揭示了不同防渗措施对坝基渗流影响的机理 ,对石门拱坝坝基渗流安全性进行了评价 ,并探讨了改善坝基渗流状况的工程措施     

(复合)土工膜防渗土石坝饱和-非饱和渗流特性

分别采用完全饱和渗流及饱和 非饱和渗流有限元计算理论,对(复合)土工膜防渗土石坝进行渗流场仿真分析,重点研究土工膜等效处理时不同厚度放大倍数下大坝渗流场变化规律,同时结合坝体土石料不同渗透特性,计算得到大坝渗流量和浸润线与土工膜厚度放大倍数之间的关系,并比较了按完全饱和渗流理论与饱和 非饱和渗流理论计算结果的差别。结果表明:在坝体土石料渗透特性相同的情况下,土工膜不同厚度放大倍数时浸润线仅在土工膜等效区有较大差别,在膜后坝体部位基本保持不变;大坝渗流量与土工膜厚度放大倍数及坝体填料的渗透特性相关,按饱和渗流理论计算所得的大坝渗流量大于按饱和 非饱和渗流理论计算得到的渗流量。     

小南海水库地震堰塞坝体防渗处理

对小南海水库地震堰塞坝体物质组成、渗漏特性进行分析和试验研究,采用帷幕灌浆的防渗处理方案解决了堰塞坝体的渗漏问题。采用泥浆护壁、分段回转钻进的钻孔方法,以及孔口封闭、自上而下分段、孔内循环式的灌浆方法灌注水泥黏土浆液,成功地实施了坝体帷幕灌浆;防渗帷幕按高程分段采用不同的防渗标准,满足了坝体的防渗要求;采用潜孔偏心锤跟管钻进、多级孔径套管护壁钻进等施工工艺,解决了检查孔的钻进问题;采用静水头压水试验,测试成果真实地反映了坝体的透水特性。质量检查和渗漏观测资料显示,坝体防渗效果良好。     

思林水电站非溢流坝段渗流分析

思林水电站大坝是一坝高117 m的碾压混凝土重力坝,其坝身及地基渗径是筑坝中的关键技术问题.本文应用平面有限元方法对坝体及坝基稳定渗流进行了计算分析,计算中碾压混凝土坝层面渗流按各向异性考虑.针对碾压混凝土坝的筑坝方式,选用三种方案进行渗流分析计算,研究碾压混凝土坝渗透特性及其影响因素.经渗流分析计算,得出碾压混凝土坝渗透特性主要取决于层面、上游防渗面板、防渗帷幕的渗透性.     

试析三洲塘水库坝体防渗处理

土坝坝体渗水是一种安全隐患,如处理不当将直接威胁大坝及下游人民生命财产的安全,因此坝体防渗处理至关重要。对此,通过分析三洲塘水库坝体渗水的成因,按照＂上截下排＂的防渗处理原则,结合工程实际,选择砼防渗墙及高压旋喷的防渗方法妥善处理三洲塘水库坝体渗水问题,保证大坝及下游人民生命财产安全。     

透镜体特征参数对均质土坝浸润线及渗透流量的影响

透镜体的存在对坝体内原有的渗流场具有显著的影响。研究透镜体对坝体渗流场浸润线及渗透流量的影响规律,旨在为库坝设计及其工程建设中进行提高坝体安全性等工作提供理论依据。以不透水地基均质土坝作为研究对象,通过改变透镜体的4种特征参数（渗透系数、相对位置、面积、形状）,采用土石坝二向稳定及非稳定渗流计算程序《DQB》分别计算坝体的浸润线及渗透流量。研究结果表明：透镜体的渗透系数、相对位置及其面积对坝体的浸润线及渗透流量的影响显著,而透镜体的形状对渗流场的影响较小。因此,在库坝实际建设工程中,可通过设置适当特征参数的透镜体来改变坝体的渗流场,提高坝体的安全性或蓄水能力。