黄河黄丰水电站右岸复合土工膜砂砾石坝设计

黄丰水电站工程右岸土石坝采用混凝土防渗墙与复合土工膜联合防渗结构。简要介绍土石坝上游坝坡防渗体系设计、坝体整体的渗流计算、稳定计算以及复合土工膜与上下保护层料之间的抗滑稳定性分析。经计算,坝体整体渗流量相对多年平均流量较小,可忽略不计;上游坝坡采用加糙复合土工膜或设置防滑槽形式铺设,稳定性满足规范要求。     

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。     

复合土工膜土石坝渗流分析

复合土工膜作为一种新型防渗材料,在土石坝工程中已得到了广泛的应用。但关于复合土工膜的防渗机理及防渗效果还缺乏系统的理论研究,本文结合复合土工膜的防渗特性和机理,用有限元法对复合土工膜防渗土石坝进行渗流分析。计算结果表明,土石坝铺设复合土工膜后,改善了渗流情况,提高了蓄水能力。     

基于安全监测成果的硗碛土石坝渗流稳定分析

土石坝的渗流稳定对于土石坝的安全运行起着至关重要的作用。根据实测渗流渗压监测成果,运用多种分析方法,研究了硗碛砾石土心墙土石坝的渗流渗压分布特征及发展变化规律。心墙消减水头作用显著,防渗效果良好;河谷防渗墙与两岸防渗帷幕后最高渗压水位与库水位相差90 m以上,水位折减效果明显,坝基防渗体系防渗效果较好;两岸绕坝渗流水位变幅很小,多数测孔长期处于干孔状态,绕坝渗流现象不明显;大坝最大渗流量为19.1 L/s,多年平均渗流量9.44 L/s,远低于设计值,且呈逐年减少趋势。分析成果表明:由心墙、防渗墙、帷幕组成的坝体坝基防渗体系防渗效果良好。     

土石坝防渗(复合)土工膜缺陷及其渗漏问题研究进展

在国内外众多土石坝采用(复合)土工膜防渗的工程背景下,分析了坝面或坝内土工膜缺陷的类型及产生缺陷的原因。归纳总结了国内外已有(复合)土工膜缺陷渗漏问题的研究成果,认为现有研究成果不适用于解决高土石坝复合土工膜的缺陷渗漏问题。同时认为高土石坝复合土工膜的缺陷演化规律、缺陷渗漏对坝体渗流场分布及对大坝安全的影响,以及如何采取有效的限渗减漏措施预防和减小缺陷渗漏量,已成为高土石坝复合土工膜防渗工程发展的瓶颈。为此,建议对复合土工膜的缺陷渗流特性进行试验研究,同时采用理论分析、数值模拟和工程实例反馈分析等手段对土石坝中复合土工膜的缺陷渗流及缺陷演化等相关问题进行系统研究,以便为复合土工膜防渗高土石坝的渗漏安全评判、预防及修复等方面起到理论指导作用。     

高土石坝粘土心墙和复合土工膜防渗性能研究

高土石坝在静力情况下的应力、变形特性和防渗性能一直是高土石坝设计和施工的关键问题。以一座高为127.5 m的高土石坝为例,通过室内试验和三轴试验测得坝体材料的物理性质指标和邓肯张E-B模型参数,采用有限元计算方法,计算竣工期和渗流稳定期复合土工膜高土石坝坝体应力、应变和变形以及大坝渗流量,并和粘土心墙防渗计算结构进行对比,并对复合土工膜心墙是否发生水力劈裂进行判断。结果表明:由于堆石体材料的流变性,引起了坝体的竖向位移和水平位移。复合土工膜心墙与粘土心墙相比,复合土工膜对降低坝体浸润线、减小坝体孔隙水压力均有显著作用,减小幅度在50%左右,且复合土工膜不会发生水力劈裂等不利问题。     

(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。     

汉江兴隆水利枢纽一期土石围堰二维渗流分析

汉江兴隆水利枢纽一期土石围堰坐落在50~60 m深的覆盖层上,覆盖层上层为厚15~30 m粉细砂、含泥粉细砂层,抗渗稳定性差,下层为30余m厚的砂砾石层,透水性大。围堰防渗采用塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜心墙方案。为了解方案的防渗效果,采用二维稳定渗流模型和理正渗流分析软件,计算比较了不同防渗墙深度对应的渗透出逸比降和单宽渗流量。结果表明,悬挂式防渗墙不能有效控制渗透出逸比降和渗流量,与下部相对不透水层接触的着底式防渗墙渗流控制效果显著。     

复合土工膜心墙与斜墙高土石坝应力应变研究

高土石坝在静力情况下的应力、变形特性和抗水力劈裂性能一直是高土石坝设计和施工的关键问题。为了研究复合土工膜高土石坝的应力应变特性,以一座坝高127.5 m的复合土工膜高土石坝为例,基于有限元计算方法,采用邓肯张E-B模型,分析和计算竣工期及渗流稳定期复合土工膜高土石坝坝壳料堆石体应力和应变、坝壳料堆石体变形以及大坝渗流量,得出复合土工膜心墙式和斜墙式高土石坝的应力变形特性,并对是否发生水力劈裂进行判断。算例表明复合土工膜对降低坝体浸润线,减小坝体孔隙水压力均有显著作用,堆石体的应力应变有了一定的改善,且不会发生水力劈裂等不利问题。     

土工膜防渗堆石坝渗流场影响因素有限元模拟

为研究覆盖层上复合土工膜堆石坝渗流场的影响要素,基于数值模拟,分别考虑防渗墙深度、覆盖层厚度和对应的覆盖层渗透系数3种因素对堆石坝渗透性能的影响。结果表明：（1）防渗墙深度和覆盖层厚度和渗透系数对坝体总渗流量影响最大。渗流量随防渗深度增大先缓慢减小而后急剧减小;（2）覆盖层渗透性较大时,需增大防渗墙深度才能起到较好的渗流量控制效果,如渗透系数为1×10-2cm/s时,相对防渗深度至少需要达到0.9以上,才能保证渗流量控制率大于75%;(3)覆盖层渗透系数与相对防渗深度在对数坐标上满足线性关系,提出的拟合公式可对堆石坝的渗流量控制效果进行评价。     

基于有限元的病险土石坝防渗加固效果评价

渗流问题是土坝安全的关键之所在,因此在对病险水库进行除险加固以及防渗加固效果评价时,渗流计算是最重要的内容。本文考虑了坝体的饱和与非饱和区域,分析了基于非饱和理论的土石坝渗流计算有限元方程、边界条件以及求解方法,在此基础上结合工程实例分析了某土石坝采用混凝土防渗心墙的渗流加固措施的效果,计算结果表明,采用混凝土防渗心墙能够很好地控制坝体渗流,降低坝体的浸润线以及渗流量,工程效益显著。     

长海水库复合土工膜防渗体系渗流分析

作为一种新型的防渗材料,复合土工膜已在不少中小型水利工程中得到应用。但其厚度薄、与相接土体渗流性质存在差异,在有限元渗流计算模型中难以准确模拟。基于复合土工膜的渗透机理,提出了土工膜与防渗土体的等效替代法,实现了对采用复合土工膜防渗的大坝有限元渗流分析。用所提出的方法对长海水库复合土工膜防渗体系开展了渗流分析,其计算结果合理,表明土工膜防渗技术是解决中小型土石坝渗流问题的一种可靠选择。     

土石坝土工膜防渗方案的计算分析

采用邓肯张材料本构模型和渗流的流固耦合方法对土石坝复合土工膜防渗问题进行了计算和分析。主要分析了复合土工膜作为土石坝的防渗体时,坝体在竣工期和稳定渗流期能否满足安全要求,土工膜能否有效降低坝体内的浸润线,并对土工膜面板防渗方案和心墙防渗方案进行对比。结果表明,土工膜做为防渗体能够使大坝满足安全运行的要求,土工膜心墙防渗方案在应力应变和防渗方面要优于土工膜面板防渗方案。     

不同坝坡对复合土工膜防渗斜墙应力变形的影响

随着复合土工膜这种新型材料的不断发展,复合土工膜应用于土石坝防渗的工程也日趋增多,本文结合三维有限元方法对一复合土工膜防渗土石坝进行了数值仿真计算,分析了不同坝坡条件下对复合土工膜防渗斜墙应力变形的影响。结果表明,复合土工膜应用于不同坝坡条件下的土石坝工程中,随着土石坝坝坡的逐渐变陡,复合土工膜所受到的应力应变在逐渐增大,通过对高坝的模拟,验证了复合土工膜应用在高坝条件下变化坝坡的可行性,对实际工程的设计具有一定的积极意义。     

土工膜用于水库防渗工程的经验

分析近10年土工膜土石坝建设萎缩的主要原因:一是由于SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》相关规定的限制;二是由于2005年错误批判北京圆明园荷花池铺复合土工膜防渗事件。结合工程实例介绍抽水蓄能电站上水库、水库全库盘、平原水库、河川水库等用土工膜防渗的成功经验,以及1座河川水库因铺膜施工不当而失败的教训。介绍了电力行业DL/T5395—2007《碾压式土石坝设计规范》(代替SDJ 218—1984《碾压式土石坝设计规范》),该规范规定坝高30~100 m的坝可用土工膜防渗,这必将推进土工膜土石坝的发展。     

基于Midas的不同土石坝防渗体系效果分析

采用有限元软件Midas gts nx对斜心墙+水平铺盖和心墙+混凝土防渗墙两种土石坝常用的防渗体系进行渗流计算,分析两种防渗体系下土石坝的渗流压力水头、渗径、浸润线和渗流量。结果表明,斜心墙+水平铺盖防渗体系能有效延长渗径,降低坝体内部的浸润线高度;心墙+混凝土防渗墙能有效阻断渗径,减小坝体和地基中的渗流量,防渗效果较斜心墙+水平铺盖防渗体系更显著。因此,在覆盖层不深厚时,建议优先选用心墙+混凝土防渗墙体系对土石坝进行防渗处理。     

结合三维算例分析技术的混凝土面板堆石坝面板防渗效果研究

针对混凝土面板堆石坝的面板防渗效果,提出一种防渗效果分析方法,并对堆石坝防渗效果进行分析。首先分析混凝土面板堆石坝面板的开裂因素,结合水压力并利用三维算例建模,实现渗流数值的模拟。结果表明,在防渗墙深30m时,水平铺盖长度上升至350m时的渗流量下降至0.6×10^-5m³/s;在渗透系数为1×10^-7m/s时,渗径延长为295m,表明研究方法能够有效进行面板防渗效果分析。     

某土石坝悬挂式混凝土防渗墙深度优选

在深厚覆盖层上修建土石坝,坝体和坝基的防渗效果直接关系大坝的安全。根据西南地区某土石坝坝址区工程地质条件,坝体采用沥青混凝土心墙防渗,深厚覆盖层采用悬挂式混凝土防渗墙方案,重点对悬挂式混凝土防渗墙深度进行了6种方案对比分析,确定防渗墙深度22 m时,大坝及坝基年渗流量和渗透比降满足要求。在此基础上,进行了多个工况的校核分析,计算结果表明,采用以沥青混凝土心墙和防渗墙为主的防渗体系,有效降低了坝体内部浸润线高度,浸润线在沥青混凝土心墙处骤降,下游坝坡内部孔隙水压力较小,最大坝高处浸润线降至排水层,下游出逸点位于下游排水体中下部,沥青混凝土心墙和混凝土防渗墙的渗透比降均小于允许值80,坝体填筑材料和天然砂砾石层的渗透比降均在允许渗透比降范围内,坝体、坝基渗流稳定,不会发生渗透破坏。     

黄壁庄水库副坝渗流及防渗墙应力分析

针对黄壁庄水库副坝防渗问题,采用二维非线性土石坝有限元计算程序对其典型剖面进行了有限元计算,重点分析了不同工况下断面的渗流量和防渗墙应力分布.结果表明:对风化严重、渗透系数大于10-4cm/s的基岩必须进行灌浆处理;渗透系数小于等于10-4cm/s的基岩可以不进行灌浆处理;有限元分析时,计算参数的变化对坝体和坝基的渗流及防渗墙应力有较大影响.     

土工膜缺陷对土石坝渗流特性的影响及控制措施

由于土工膜因缺陷导致的渗漏问题可能对土工膜防渗土石坝工程安全造成隐患,为此模拟不同的土工膜缺陷大小和位置,分别采用剔除单元法和渗透系数放大法对存在缺陷的土工膜坝面防渗土石坝进行饱和-非饱和三维渗流场有限元数值仿真计算,分析土工膜不同缺陷条件下大坝整体及局部渗流场变化规律。计算结果表明:土工膜缺陷渗漏仅对缺陷附近坝体局部渗流场分布产生较大影响,对大坝其他部位影响不大;土工膜缺陷位置越低,缺陷处水头越大,缺陷渗漏量增加越明显,并使缺陷处膜后坝体浸润线局部抬高。最后,针对土工膜缺陷渗漏提出了若干工程设计控制措施。