非稳定状态下土石坝渗流及坝坡稳定分析

以云南省鱼龙水库为例,基于达西定律与渗流理论,并结合Geo-Studio有限元模块分析了上游正常蓄水位分别在10、15、20d内降落至死水位时坝体内部渗流场及临水坡面安全系数变化情况。结果表明,库水位在10、15、20d由正常蓄水位降落至死水位时,20d降落工况的坝体内部渗流场对坝坡稳定影响最小,坝体内部浸润线的降落速率与库水位下降速率密切相关,其浸润线分布密集变化缓慢,且该工况安全稳定系数最大为1.80,说明坝体内部渗流场变化越缓慢,土石坝坝坡安全稳定性越好。     

瀑布沟水电站坝体渗流监控优化数学模型精度分析

鉴于构建合理的瀑布沟坝体渗流监控数学模型对其坝体渗流安全评价至关重要,利用水位动态效应影响权重概念构建水位因子,并在引入主成分分析理论深入分析库水位滞后影响特性的基础上,提出了瀑布沟坝体渗流监控优化数学模型。结合瀑布沟大坝坝体渗流原观监测资料分析的结果表明,该优化模型较传统模型形式更加简洁,提高了分析精度及合理性,可合理评价瀑布沟大坝坝体的渗流状态,对相似工程的坝体渗流分析具有一定的参考与应用价值。     

极端气候条件对某土石坝稳定特性的影响研究

受全球气候变化和人类活动的影响,干旱、降雨等极端气候导致水库大坝产生了滑坡等灾害,同时碾压式土石坝设计规范未考虑蒸发、降雨对大坝坝坡渗流和稳定性的影响。对此,构建了某土石坝有限元计算模型,研究了蒸发、降雨和库水位作用对土石坝孔隙水压力、浸润线和坝坡抗滑稳定安全系数的影响,并结合地勘和监测资料分析了滑坡的成因机制。研究结果表明,蒸发、降雨对下游坝坡0～2 m范围土体的孔隙水压力影响较大;测压管实测水位与有限元计算浸润线差值小于0.4 m;初始阶段蒸发作用提高了坝坡稳定性,但蒸发作用导致坝体表层填土不断收缩、开裂,为降雨入渗提供了通道,随着降雨、蒸发循环次数的增加和库水位上升,裂缝不断增加,裂缝底部附近的局部滞水区相互连通形成饱和带,从而导致大坝下游浅层坝坡失稳破坏;研究结果为完善土石坝设计规范和水库大坝滑坡预警提供了科学依据。     

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。     

前岩水库土石坝渗流监测资料分析

根据前岩土石坝的渗流监测资料,定性分析了测压管水位变化的影响因素,建立了测压管水位回归统计模型,定量分析了水位和时效等对测压管水位的影响效应.分析表明,粘土心墙部位的水力坡降超过设计容许值,需对大坝进行安全加固处理.模型拟合质量好,有助于分析坝体渗流状况.     

某水库大坝部分坝体抬升成因分析及仿真模拟

某水库蓄水之后,通过坝体表面变形测点监测到部分坝体表面持续抬升,造成大坝部分坝段下游坡马道上侧排水沟护砌块石受坝坡变形挤压存在倾斜现象,其中部分坝段倾斜严重。在现场调查的基础上,结合大坝安全监测与检测资料,考虑包括库水位变化、坝体渗流场变化、地形地貌、地层岩性及坝基岩体应力等因素,初步认定坝体表面抬升是由于坝基岩体在渗漏条件下吸水膨胀所致。进而通过现场坝基取样试验检测坝基岩体膨胀情况,并结合大型通用有限元软件ANSYS,采用等效热应变模拟坝基岩体膨胀特性,与实际观测资料进行对比,在修正的材料力学参数基础上,拟合了坝基岩体的膨胀系数,较好地模拟了坝体表面变形,验证了坝基岩体膨胀这一结论的合理性。     

镇安抽水蓄能电站弃渣坝分区优化研究

镇安抽水蓄能电站弃渣坝体型复杂、弃渣量大且坝坡上建有永久上坝道路,为了保证弃渣坝的安全稳定以及上坝道路的交通安全,该文结合弃渣坝体型结构、施工计划与弃渣种类,采用有限元分析法进行弃渣坝的分区设计。通过对弃渣坝进行合理分区,将坝体分为上游上坝坡、上游下坝坡、路基、下游坝坡4个区域,经过变形与稳定性分析得出：采用覆盖层渣料填筑于上游上坝坡,以及使用模量较高的风化层渣料填筑其余区域的分区方案,则弃渣坝稳定性较高、永久道路的变形量较小,从而使弃渣坝整体安全性与可靠性较高,说明该方案具有较大合理性。     

复杂水力条件下的坝坡渗流及稳定性分析

针对库水位变化和降雨会使坝坡稳定性分析更为复杂的问题,基于非饱和渗流理论,借助GEO STUDIO软件对某土石坝进行数值模拟,研究了该坝在水位骤升、水位骤降及降雨情况下坝体内的渗流情 况,以极限平衡原理和MorgensternPrice条分法为基础分析了坝坡产生滑移的最小安全系数变化规律 。结果表明,复杂水力条件下不利于坝坡的稳定性,且坝坡安全系数变化呈现出一定的规律性。     

格八拱坝加固工程施工期库水位计算分析

针对格八拱坝加固工程采用后帮整体式大坝加高加厚方法,基于新老坝体结合特点,采用三维有限元法分别计算了正常蓄水位加固、死水位加固两种施工方案,分析了新老坝体应力变形状况及结合面状态,并比较了两种方案的优劣.结果表明,死水位加固方案改善了老坝应力状况,新坝坝体应力满足规范要求,且新老坝体结合面上的法向拉应力分布区域和应力值均较小,新老坝体的整体工作性态较好.因此,在格八水库加固工程施工期间,应尽量使水库保持低水位.     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

调节水位对橡胶坝坝基渗流影响的分析

针对调节水位对橡胶坝坝基渗流的影响,以滹沱河橡胶坝为例,采用有限元法对坝基渗流进行了三维模拟研究,利用等参六面体单元精确模拟了坝区各地层和水平铺盖的空间分布及不同工况下坝基的渗流场分布规律,并分析计算了调节上游水位和降低下游水位的水头分布、单宽渗漏量及渗透坡降对坝基渗流场的影响。结果表明,该坝基满足调节上游水位时的防渗要求。     

北京市海子水库南副坝渗流及稳定性分析

基于工程地质勘察资料和水文资料,结合工程实况引入等效渗流系数的概念,选取典型断面,对海子水库南副坝及坝基的渗流进行了有限元模拟计算,分析了正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位时渗流作用下的下游坝坡的稳定性,并对混凝土防渗墙深度对渗透量和稳定安全系数的影响进行了分析,得到海子水库南副坝可以加深防渗墙至55 m,渗透量减少35%左右,并且防渗墙的加深对坝坡的稳定性还有一定的加强作用。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

降雨入渗对土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

基于多孔介质饱和-非饱和非稳定渗流理论,以那板心墙土石坝为例,采用有限元法模拟正常蓄水位时不同降雨强度、降雨历时条件下的土石坝暂态渗流场,然后将暂态渗流场与极限平衡法相结合计算坝坡的稳定性,为了考虑基质吸力对坝体材料抗剪强度的影响,计算中采用修正的摩尔-库伦（Mohr Coulomb）破坏准则。结果表明,降雨强度和降雨历时对土石坝暂态渗流场及坝坡稳定性有明显的影响。     

耿湾淤泥堆场粘土斜墙坝稳定渗流场有限元分析

耿湾粘土斜墙坝防渗体系的效果直接影响坝体安全稳定,根据耿湾堆场粘土斜墙坝设计剖面,构建了渗流分析数值模型,采用固定网格有限元非饱和渗流分析方法,计算了坝体稳定渗流场,分析了其防渗体结构、筑坝材料渗透系数对坝体渗流场的影响,并建议采取反滤防护工程措施保护下游可能出现的出逸面坝坡。计算结果表明,坝体防渗体系有效可行。     

运行期放矿对尾矿坝渗流场的影响分析

放矿是选矿厂将尾矿用管道输送至尾矿库堆存的矿山生产环节之一,其输送的尾矿含有大量水,影响尾矿坝渗流场。基于饱和—非饱和渗流理论,以某尾矿坝扩容加高工程为例,建立三维有限元渗流分析模型,依据尾矿输送实际情况,模拟运行期放矿条件下的尾矿坝渗流场,分析了放矿流量对尾矿坝渗流场的影响。结果表明,运行期放矿对尾矿坝渗流场的影响主要集中在尾矿沉积滩入渗面以下约32m深处;放矿流量越大,入渗面附近浸润面抬升越大且暂态饱和区越厚;放矿入渗受尾矿料的入渗能力限制,放矿流量超过一定值后,放矿水直接流入尾矿库,其影响不再扩大。研究成果可为尾矿坝的安全运行提供技术支持。     

非稳定渗流条件下含类泥质互层面板堆石坝稳定性分析

国外某水电站混凝土面板堆石坝施工期间,坝体分层碾压时层面形成类泥状物质,因无法彻底清除,从而导致堆石区80cm/10cm的互层。为分析类泥质互层对面板堆石坝坝坡稳定性影响,建立了含类泥质互层三维坝体渗流及二维坝坡稳定性分析模型,分析了非稳定渗流条件下坝体渗流场,研究了渗流作用下坝坡的稳定性。结果表明,蓄水及泄放洪期,类泥质互层对坝坡稳定性影响较大;滑弧底部基本是沿着类泥质夹层层面滑出;泄放洪期,水位骤降引起内水外渗,易导致坝坡失稳,因此提出控制水位下降速率以保证坝坡稳定性。