地下厂房洞室群渗流场及渗控措施效果数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟地下厂房洞室群稳定渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。通过多工况的计算,详细分析地下厂房洞室群渗流特性以及其中帷幕及排水幕的渗流控制效果,同时探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。计算结果表明：地下厂房洞室群天然水位较高,渗流控制措施对厂房洞室群渗流场可起到很好的控制作用,排水孔的排水减压作用明显,防渗帷幕能够有效降低扬压力以及水力坡降的分布,有利于围岩稳定。另外,坝基及消力戽排水孔间距对渗流场影响并不明显。     

地下厂房渗流控制措施效果分析

在现代水电站建设中,地下厂房洞室群规模日趋宏大,由于地下厂房多位于降雨形成的天然水位线以下,渗漏成为主要问题。针对某工程复杂的地质条件和防渗措施,建立厂房区三维整体模型,采用三维有限元法对稳定渗流场进行计算。通过多工况的计算,详细分析地下厂房洞室群渗流特性以及其中帷幕及排水幕的渗流控制效果。计算结果表明,地下厂房洞室群天然水位较高,渗流控制措施对厂房洞室群渗流场可以取到很好的控制作用,排水孔的排水减压作用明显,防渗帷幕能够有效降低扬压力以及水力坡降的分布,有利于围岩稳定。     

黄金坪水电站左岸地下厂房渗控排水设计

渗流控制是地下厂房设计的重要内容,黄金坪水电站地下厂房运行期渗流主要考虑调压室及压力管道内水外渗以及地下水的影响。结合水文地质条件和地下厂房洞室布置,进行了地下厂房渗控排水设计,运用三维有限元对渗流场和渗流量进行了分析计算。成果分析表明:通过布设排水廊道和排水孔,地下厂房洞室群的浸润线明显下降,三大洞室顶拱及大部分边墙位于浸润线以上有利于洞室稳定;厂区洞室在未设防渗帷幕的情况下总渗流量满足设计要求。     

深圳抽水蓄能电站厂房洞室群优选渗控方案分析

利用求解有自由面渗流场改进的节点虚流量全域迭代法，结合精确的排水孔模拟技术，对深圳抽水蓄能电站运行期地下引水管线区及厂房洞室群围岩区三维渗流场进行了有限元仿真分析，着重研究了优选方案中高压岔管开裂时引水支管区域防渗排水系统的渗流特性．研究表明，该区域设置封闭性防渗帷幕加排水孔幕组合防渗体系，能有效控制高压引水管开裂时的高压渗水，改善该区岩体渗透比降分布，保证了下游厂房运行期的安全．     

坪头水电站地下厂房渗控措施效果研究

地下厂房洞室群渗流场中密集排水孔排水幕的处理一直是工程渗流特性和渗控研究的重点,由于排水孔(幕)众多,渗控作用大,须尽可能精确模拟,这对网格划分提出了极高的技术要求.文章采用严密的改进排水孔结构技术[1](使整体三维模拟排水孔(幕)的实际渗流行为和渗控效果成为现实),通过多方案比较对裂隙岩体中地下厂房的防渗帷幕、排水孔...     

地下厂房复杂渗流场数值分析及工程应用

以某抽水蓄能电站地下厂房为例,探讨了渗控措施对地下厂房洞室围岩渗流特性的影响。依据裂隙岩体等效-离散耦合模型,结合固定网格虚流量法和排水子结构法,建立了大型地下洞室群的渗流有限元模型;对采用防渗帷幕和排水孔幕等渗控措施的地下洞室群围岩,在不同工作条件下的渗流进行了分析。计算结果表明:渗控措施对洞室群围岩的渗流起到了良好的控制作用。计算结果可为类似工程设计提供理论依据和指导。更多还原     

深埋洞室群围岩渗流场分析及渗控效果初步评价

采用三维有限元精细模拟技术,对某抽水蓄能电站工程复杂渗流场进行计算,重点研究了深埋高压输水隧洞和岔洞钢筋混凝土衬砌开裂状态下洞室群围岩的渗流场分布特征。研究表明,在高压岔洞下游侧高压支管区设置防渗帷幕和排水孔幕组合防渗体系,对衬砌开裂状态下的高压渗水有显著控制作用,使该区域渗控效果基本满足要求,为下游厂房长期安全运行提供了保障。     

抽水蓄能电站输水及地下洞室系统渗流场三维有限元分析

抽水蓄能电站输水系统和地下厂房系统埋深较大,在上下库高水头差作用下,裂隙围岩渗流对工程建设安全和运行管理具有重要影响。依托牛首山抽水蓄能电站,采用三维渗流场有限元方法,建立包含输水系统、地下厂房系统和洞室围岩的三维渗流场数值计算模型,基于稳态渗流分析方法,在参数反演分析基础上,分析了抽水蓄能电站输水及地下洞室系统渗流场分布规律,讨论了上下库水位变化及厂房下游侧帷幕失效对渗流场的影响。结果表明：不同运行水位情况下,输水系统和地下厂房排水系统可以有效降低管道外水压力和厂房区浸润线位置,地下厂房大部分位于浸润线以上且渗流量在合理范围之内;厂房下游侧帷幕对减小厂房区渗流量具有明显的作用,对于地下水丰富且规模较大的地下洞室系统,有必要设置厂房下游侧帷幕。     

百色水电站地下厂房洞室群围岩渗流场分析

运用渗流场有限单元法求解的固定网格的结点虚流量法和排水孔排水子结构技术,并定义了溢流型排水孔、逸流型排水孔和排水孔开关器,在水力等效多孔隙介质渗流模型假定的基础上,能对工程复杂渗流场问题进行精细的求解。对广西百色水电站地下厂房洞室群围岩区的渗流场进行了多工况的三维计算,论证和分析了各洞室围岩区的渗流场特性,渗流场水头和引水隧洞衬砌外水压力分布的规律,以及防渗与排水设施渗控方案的合理性和还存在的缺点,并提出相应的改进意见。     

旭龙水电站坝基及右岸地下厂房防渗排水效果研究

为优化金沙江上游旭龙水电站坝基及右岸地下厂房区渗控布置方案,运用三维有限元渗流模拟方法,分析比较了大坝运行期不同设计方案P1、P2、P3和P4的渗流控制效果。结果表明:在拟定基本方案P1条件下,坝基及地下厂房区围岩内形成明显的地下水降落漏斗,渗流控制效果显著,主帷幕水力比降为17.0;设计方案P2优化了排水孔布置,在基本方案基础上将排水孔间距扩大一倍,计算结果表明帷幕后水压力较基本方案抬升明显,坝基主帷幕水力比降减小为7.6,渗流量略微上升,但增幅不超过3.7%;方案P3减小了帷幕设计深度,结果依然能够达到与方案P1近乎相同的渗控效果;对方案P4帷幕渗透系数敏感性进行分析,计算结果表明帷幕渗透性对区域渗流场影响较大,主帷幕比降为43.3,渗流量减少约20.9%。由于坝址深部岩石渗透性弱,在确保地层完整性较好的条件下可适当简化帷幕布置;排水孔间距为3～6 m布置时,渗透量变化较小;渗流场对帷幕渗透性变化较敏感,应保证防渗帷幕施工质量。该研究成果可为大坝及地下厂房区帷幕、排水设计与施工提供参考。     

白鹤滩水电站地下厂房层间错动带渗流控制措施研究

白鹤滩水电站地下厂房洞室群规模巨大,层间错动带C2贯穿左岸地下厂区整个防渗线路,由于其性状差、透水性强、允许渗透比降小,是左岸厂区主要渗漏通道,因此,提高C2的防渗能力和渗透稳定性,防止形成集中渗漏通道,对左岸厂区防渗体系至关重要。为此,采取截渗洞、系统帷幕灌浆和排水孔幕相组合的防渗排水工程措施,通过三维渗流场有限元计算及帷幕灌浆试验对防渗效果进行分析。结果表明:截渗洞和帷幕灌浆能有效截断渗漏通道,排水孔幕排水降压效果显著,C2渗透系数的变化对地下厂区上游侧渗流场影响不大; C2影响孔段可灌性好,灌后能够满足透水率小于1 Lu的工程防渗要求; C2渗流控制措施总体合理有效,但是排水孔揭穿C2部位渗透比降较大,最大可达7. 0,蓄水初期应重点关注,避免发生渗透变形。     

文登抽水蓄能电站地下洞室群复杂渗流场的数值模拟分析

文登抽水蓄能电站由引水系统、地下厂房系统和尾水系统以及上下库组成。复杂地下厂房洞室群、上下库大坝防渗系统以及压力管道上方的平洞和密集排水孔幕构成了文登抽水蓄能电站复杂的防渗排水系统。采用GWSS（Ground water Simulation System）软件对文登抽水蓄能电站工程区复杂的渗流场进行了数值模拟分析,重点研究了抽水蓄能电站正常运行后工程区复杂渗流场特性、引水系统管道的外水压力和上水库防渗效果。研究结果表明：在高压隧洞下水平段上部设置排水洞和排水孔幕的排渗方案,对引水管道和岔管具有显著排水降压作用,使该区域的渗控效果满足要求。     

百色水利枢纽地下厂房整体渗流场分析及渗控方案评价

百色地下厂房洞室群渗控采用“厂外堵排为主、厂内排水为辅”为原则的独立防渗排水系统。该渗控方案坝基下灌浆帷幕与厂区灌浆帷幕之间是不连续的,留有很大的天窗,是否可行需进行分析评价。在该课题渗流场的有限单元法求解中,采用了固定网格求解有自由面渗流问题的结点虚流量法和排水孔排水子结构技术,在算法上较精确地确定和模拟所有地下洞室周壁面和计算域地表面中的可能渗流逸出面的真实大小和渗流状态,并由于采用仿真排水孔的孔径、孔距和孔深等几何参数,因此能较真实地反映出排水孔的三维渗流特性。该工程的渗控设施现已经历了两年运行考验,观测数据与计算分析成果基本一致。说明该渗流数值分析方法符合实际,设计所采用的渗控方案可行,值得在同类工程中推广应用。     

白鹤滩水电站地下厂区渗流控制数值模拟与评价

白鹤滩水电站工程规模巨大,工程地质及水文地质条件复杂。地下厂房采用首部开发方案,水库蓄水后,围岩渗流特性将成为影响地下厂房围岩稳定和正常运行的重要因素,地下厂区防渗排水问题突出。根据水文地质条件及枢纽布置情况,为改善厂房围岩的渗透稳定性并减小厂区渗漏量,将厂区与大坝防渗排水系统连成整体,采取防渗帷幕、排水孔幕相结合、前后分开布置的渗流控制措施。采用非稳定三维渗流场有限元分析方法,对左岸地下厂区运行期地下水渗流场进行模拟分析。研究结果表明:地下厂区防渗排水系统布置方案总体合理、有效,渗流控制效果显著,满足地下厂房系统的运行要求。     

两河口水电站地下厂房渗流控制布置方案研究

介绍两河口水电站地下厂房区的防渗排水系统布置.根据厂房区的工程地质和水文地质条件,建立三维有限元计算模型.分析了初步设计方案地下厂房区的渗流场特性以及防渗排水系统的特点,探讨了岩体的渗透性和排水孔间距变化对渗流场的影响.分析表明,该渗流控制方案是可行的,并建议幕后排水孔距为3 m.     

地下工程排水措施失效非稳定渗流效应研究

在水电站地下洞室群的施工及长期运行中,地下渗流排水孔会因渗流结晶等各种因素导致堵塞失效。基于排水孔模拟的隐式复合单元法,提出非稳定渗流情况下排水措施的模拟方法,结合非稳定渗流的抛物型变分不等式提法,研究随排水措施逐渐失效过程中地下渗流场随时间变化的规律。采用简化算例分析计算表明:排水措施逐渐失效过程中,地下水随时间呈现前期抬升速度快、后期抬升速度慢的规律,厂房洞壁渗流量随着排水孔的失效迅速增大,需尽量避免排水设施失效。     

干河泵站地下厂房防渗排水体系设计

干河泵站是牛栏江-滇池补水工程的主要组成部分，针对地下水可能侵入泵站内部的情况，分析了干河泵站周边地形、地质和地下水位的特点，介绍了干河泵站地下厂房的防渗和排水设计原则，最后提出采用防渗帷幕和排水廊道、排水孔等措施。利用三维渗流有限元法分析计算了渗流量，结果表明，排水廊道、排水孔幕和灌浆帷幕对阻止地下水侵入地下厂房洞室群发挥了重要作用，可为同类工程设计提供参考。     

地下厂区渗流场参数反演分析及帷幕布置方案研究

现代水电站建设中,地下厂区规模日趋宏大。由于地下厂区多位于降雨形成的天然水位线以下,渗漏成为主要问题。针对某工程复杂的地质条件和防渗措施,建立厂房区及坝区的三维整体模型,采用三维有限元法对稳定渗流场进行计算。运用反问题正算的方法反演枢纽区天然渗流场,在此基础上,对两种不同帷幕布置方案下厂区渗流场、渗流量以及坡降等水力要素进行对比分析。分析表明:枢纽区天然水位较高,防渗帷幕和排水孔幕组成的渗控系统对厂房区地下水位具有较好的控制作用;厂前封闭式帷幕相对于开敞式帷幕的渗控效果更加明显,结合渗流控制效果和工程造价的角度,优先推荐采用封闭式帷幕进行厂区渗流控制。     

某水电站洞室群开挖扰动区渗透特性演化及对渗流场影响

本文以某水电站左岸地下厂房洞室群工程开挖为依托,采用应变敏感渗透张量模型结合有限元分析方法对其左岸地下厂房洞室群开挖扰动区渗透特性演化规律进行了研究,并进行了考虑工程开挖扰动效应与否的情况下左岸厂房区域的渗流场分析研究.研究结果表明:厂房洞室群围岩由于开挖卸载导致的渗透系数变化率可达2~3个数量级,并且渗透系数开挖影响范围与开挖空间尺寸有一定的关系;地下厂房洞室群附近渗流场受开挖扰动效应影响较为显著,洞室群周围自由面有一定的下降;考虑开挖后,厂区渗漏总量有一定的增加、最大渗透坡降略有减小.研究成果可为水电站厂区渗流控制系统的优化设计提供相关的理论依据,同时也可为其它类似开挖工程提供参考.     

基于初流量法的子结构技术在渗流分析中的应用

水利水电工程中地下厂房或洞室往往采用密集排水孔的排水措施,以确保其长期稳定和安全运行.对其作渗流计算时,由于渗流自由面的求解是一个非线性问题,而密集排水孔的模拟条件较为复杂,这两个问题往往交织在一起,计算难度很大.本文在引入连续调整系数对初流量法进行改进的基础上,采用子结构技术,并将子结构作为整体网格结构的一部分进行处理,统筹兼顾整体和局部（密集排水孔）渗流场,较好的解决了上述问题.并将该方法应用于泵站地下主厂房的渗流场分析中,取得较好的效果.