新疆阜康抽水蓄能电站拦沙坝防渗墙深度优化及其防渗效果研究

针对拦沙坝坝基地质条件复杂的渗流场渗透特性问题,结合新疆阜康抽水蓄能电站下水库拦沙坝区地质条件及拦沙坝设计原则,对现有垂直防渗墙深度方案开展敏感性分析,采用三维有限元法计算分析下水库拦沙坝坝体和坝基的渗流场,分析防渗墙深度对坝体、坝基渗流场的影响.根据分析结果提出合理的防渗方案,可为工程建设提供理论依据,为同类型抽水蓄...     

基于Abaqus下某水电站大坝防渗墙对渗流场影响特性分析研究

为分析某水电站混凝土堆石坝渗流场特性,利用Abaqus有限元软件,建立大坝数值模型,分别探讨了有无防渗墙条件下渗流特性,无防渗条件下,正常蓄水期与死水期总渗漏量基本接近,总水头、压力水头及等水头线分布呈相近态势,但正常蓄水期相比量值较高,且坝身与覆盖层渗漏总量占比超过88%。布设混凝土面板与防渗墙整体防渗结构,降低了坝体渗漏量,水力坡降增大,防渗墙深度为10 m时水力坡降为5. 07。防渗效果与防渗墙深度有关,当防渗墙深度超过大坝不透水层时,防渗效果显著,深度为30 m相比深度为20 m渗漏量降低了1. 2%,但深度超过40 m时,渗漏量陡降,降幅超过55%。论文为研究防渗墙在大坝防渗措施中应用提供了一定参考依据。     

深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析

深厚覆盖层地基和两岸坝肩绕坝渗漏的存在,将影响水库的安全运行及水库工程效益的发挥,有必要采取相应的防渗措施,降低坝基及两岸坝肩的渗透流量。以某水库为例,建立了能够准确反映该水库的主要地质构造、坝体及坝基几何形状的三维有限元分析模型,考虑正常蓄水位下防渗墙的厚度(0.6、0.8、1.0和1.2 m)、延长两岸坝肩(50、60、70和80 m)及地基(6)-2地层的深度(3、6、9、12和15m)等方案,从地下水位线等值线、渗透比降、渗透流量等方面研究坝基和两岸坝肩的渗流场特性及稳定性分析。通过增加防渗墙厚度、延长坝基及两岸坝肩的深度,坝体、坝基及两岸坝肩内的地下水位等值线均向防渗墙处靠近,防渗墙内水头损失增大;坝体、坝基各分区及防渗墙的最大渗透比降满足渗流稳定性要求;延长防渗墙深入两岸坝肩的深度能有效降低坝肩的渗透比降,同时也能有效控制坝肩渗透流量,降低墙后坝肩浸润面;单纯改变防渗墙厚度并不能有效控制坝基渗透流量,需加深防渗墙深入坝基的深度来控制坝基渗透流量。建立的某深厚覆盖层土石坝的三维渗流有限元数值模型,进行了渗流控制方案的合理优化,该研究可为我国深厚覆盖层土石坝渗漏及渗透稳定问题评价研究提供重要依据。     

深厚覆盖层中局部强透水层对渗流的影响研究

中国西部地区的深厚覆盖层坝基中常存在局部强透水层,其孔隙比大和渗透性强等特点对坝基渗流存在不利影响,是渗流控制中的薄弱环节。基于非饱和土渗流理论,借助有限元软件Seep/w建立数值模型,得出渗流量和坝踵处渗透坡降、出逸坡降,分析强透水层深度、厚度、连续性对渗流场的影响。结果表明:当强透水层深度大于防渗墙时,渗流量和坝踵处渗透坡降随强透水层深度的增大而减小;反之,渗流量则随着强透水层深度的增加而增大,坝踵处渗透坡降先降低后增大。渗流量、坝踵处渗透坡降、出逸坡降皆随着强透水层厚度的增加而增大。渗流量和出逸坡降随着强透水层上游开口长度的增加而增大;坝踵处渗透坡降以上游开口长度50 m为分界线,先增大后降低。渗流量和坝踵处渗透坡降以下游开口长度40 m为分界线,先增大后降低;出逸坡降随强透水层下游开口长度的增加而增大。当防渗墙深度小于55 m时,渗流参数随强透水层底端开口长度的增加而显著增大;当防渗墙深度为60～100 m时,渗流参数仅有较小幅度增大;当采用全封闭式防渗墙时,渗流参数随着底端开口长度的增大反而降低。     

防渗墙对某水库地下渗流场影响研究

为研究某水库防渗墙设计方案对地下水渗流场影响,利用ANSYS-Fluent仿真对比试验手段,研究了防渗墙深度、厚度设计参数与渗流场特征参数变化关系。主坝上游侧水头差最大,且主坝底流速最高;防渗墙深度愈大,则水头差愈低,但降幅减小,深度超过11.5 m后降幅显著减少。主坝底流速在深度低于11.5 m时稳定在1.62 cm/s,超过11.5 m后增长;防渗墙底流速在深度11.5 m最低,为0.5 cm/s。防渗墙厚度参数增大,各特征面上水头差均为递减,但厚度超过1.5 m后降幅趋于0。主坝底流速在防渗墙厚度0.5～1.5 m平均降幅为25.1%,在1.5～3 m平均增幅为23.8%;防渗墙底流速随厚度递减,在厚度超过1.5 m后稳定在0.7 cm/s。综合分析认为,防渗墙深度为11.5 m、厚度为1.5 m时设计最优。研究成果可为水库防渗结构设计分析提供参考。     

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。     

瀑布沟高心墙土石坝渗流分析

在深覆盖层地基上修建高土石坝,其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题.防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位.根据瀑布沟土石坝防渗体系的结构特点,利用有限元方法对瀑布沟土石坝进行了渗流分析.结果表明:坝体渗流与应力变形计算时,副防渗墙按40％承担水头较为合适;连接部位的渗透坡降是非均匀变化的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的坡降最大.研究结论可以为类似工程提供参考和借鉴.     

高心墙堆石坝坝基防渗墙与心墙连接方案研究

深厚覆盖层坝基上的高心墙堆石坝越来越多地采用两道防渗墙的设计方案。防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位,该部位的混凝土结构设置方案优化是防渗设计的重点内容。阐述了瀑布沟电站心墙堆石坝混凝土防渗墙与土质心墙几种连接方案的设计比选过程,重点研究了防渗墙和廊道完全被高塑性黏土包裹和仅顶部被高塑性黏土包裹两个优化方案中心墙底部的孔隙水压力和渗透坡降的性状,表明这两个方案都是可行的。连接部位的渗透坡降是非均匀的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的渗透坡降最大;高塑性黏土仅设置于混凝土结构顶部有利于心墙变形和施工进度,推荐设计采用。     

大坝防渗墙设计参数优化研究

防渗墙的结构和参数对土石坝的坝基渗流量和坝体稳定性具有重要的影响,是工程设计中需要重点关注的因素。文章以辽宁省泡子沿水库除险加固工程为例,利用有限元数值模拟的方法对土石坝混凝土防渗墙设计参数进行研究,获得了单宽渗流量、防渗墙底部以及坝脚溢出点渗透坡降的变化规律,结合研究结果以及工程的经济性,认为防渗墙厚度为0.8m,入岩深度2.0m最为经济合理。     

基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析

为了研究混凝土防渗墙在不同工况下的渗流稳定性，基于数值模拟系统，分析防渗墙深度对渗流场影响以及材料渗透系数敏感性变化规律。结果表明：(1)坝基渗流量及坝后出逸点水力坡降受防渗墙的深度影响较大，随防渗墙深度的增大，坝基渗流量和总渗流量减小。当防渗墙深度小于40m时，坝基渗流量和总渗流量随防渗墙的深度增大而显著减小。(2)当防渗墙底端为不同材料的交界面时，墙底水力坡降较大，实际工程中应尽量避免墙底位于不同材料的交界处；对于封闭式防渗墙，需设计较大的嵌固段深度，以保证墙体不发生严重的局部冲刷。(3)当无量纲渗透系数小于1时，随渗透系数比的增大，不同工况下防渗墙底部水力坡降减小，但减小速率越来越平缓。研究结果显示，防渗墙深度大于40m即可满足防渗和大坝的稳定性要求。     

山湖水库大坝除险加固防渗设计

通过对山湖水库土坝除险加固防渗方案比选,设计采用了多头小直径搅拌桩防渗墙加固方案,并对该方案进行了布置与设计。经计算分析,在各种计算工况下,大坝下游坝坡最大出逸渗透坡降较加固前减小,为0.28,小于土的允许渗透坡降0.49,大坝渗透稳定满足规范要求,防渗效果明显。实施后监测结果：防渗墙后各观测点坝体渗流压力（水位）较同期的库水位均有明显下降,且波动较小,防渗墙起到了较好的效果,证明设计方案合理。     

金平水电站深覆盖层基础处理及渗流稳定分析

详细叙述了防渗墙+防渗帷幕完整防渗体系,并选择9个典型大坝断面,考虑4个边界水头,对各种工况条件下大坝的渗流安全性进行评估。计算结果表明,采用防渗墙+防渗帷幕方案,可有效控制大坝渗漏(单宽渗流量小于14m3/d),防止坝基渗透变形,并能有效降低下游坝坡浸润线,坝体和坝基的抗渗安全系数均满足要求。     

帷幕灌浆及充填灌浆对水库除险加固的影响研究

土石坝渗漏破坏是病险水库中最常见的病种之一,设计及施工中应严格控制大坝渗流量及渗透坡降。针对烟庄水库渗漏问题,坝体采用粉质黏土充填灌浆、坝基采用帷幕灌浆技术进行防渗加固处理。采用两种有限元分析软件对土石坝进行数值模拟计算,对比分析两种软件计算的大坝渗流量、防渗墙底部坡降、出逸坡降,分析灌浆加固后土石坝的渗流及稳定特性。研究结果表明,粉质黏土充填灌浆、帷幕灌浆技术结合使用能有效降低大坝渗流量、抑制防渗墙底部渗透坡降、出逸坡降;加固后的土石坝渗流特性、坝体上下游边坡稳定性在各种工况下皆符合渗透稳定要求。其研究结果可为类似土石坝除险加固工程提供理论依据及技术参考,具有一定的实际应用价值。     

特高土心墙堆石坝坝基防渗体渗流-溶蚀特征研究

针对渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的渗流与溶蚀问题，构建了以孔隙水压力、固相钙浓度与钙离子浓度为自由度的水泥基材料渗流-溶蚀耦合模型。以长河坝工程为背景，研究了特高土心墙堆石坝的渗流溶蚀特征，探讨了渗透溶蚀效应下特高土心墙堆石坝的失效标准，预测了坝体的服役年限。渗透溶蚀效应降低了坝体的防渗能力，服役100 a后坝体浸润线逸出点将较初始时刻抬升1.95 m;随着服役年限的增加，覆盖层、副防渗墙的渗透坡降增加，心墙、主防渗墙和防渗帷幕的渗透坡降降低;水泥基材料固相钙溶蚀相对严重的区域集中在两道防渗墙中下部、固结灌浆靠下游侧及防渗帷幕，靠近复合土工膜和高塑性黏土的坝基防渗体溶蚀程度较低。从固相钙的分解率、渗透系数、渗流量、渗透坡降和边坡稳定等角度分析，认为考虑渗透溶蚀效应时长河坝的服役年限约为68.3 a，降低主防渗帷幕的初始渗透性可较为有效地延长坝体服役年限。特高土心墙堆石坝坝基水泥基结构渗透溶蚀效应不可忽视，其设计、运行及维护应充分考虑水泥基材料的渗透溶蚀效应。     

西藏老虎嘴水电站左岸防渗墙布置方案优化

老虎嘴水电站左岸为古河槽,覆盖层最深达203m,初步设计采用悬挂式防渗墙进行渗流控制.在深入分析左岸渗流场特性的基础上,对悬挂式防渗墙的长度、左端深度进行优化,选定满足渗流控制要求且面积最小的防渗墙布置方案.通过对优化结果进行分析可知,取消右下部防渗墙对渗透流量影响较小,防渗墙起坡点位置及防渗墙长度对渗透坡降影响较大.此外,确定了左副坝防渗墙的压力水头,可供验算垂直防渗墙的稳定性以及防渗墙的结构应力.     

(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。     

某土石坝深厚覆盖层混凝土防渗墙深度优化研究

针对某深厚覆盖层土石坝坝基进行了9种不同深度的悬挂式混凝土防渗墙方案对比计算分析,计算结果表明,防渗墙深度达到22 m时,大坝及坝基年渗流量小于坝址区多年平均径流量的2%的要求。在此基础上采用三维有限元对坝体和坝基渗流特性进行了整体分析验证,结果表明,采用沥青混凝土心墙和悬挂式混凝土防渗墙为主的防渗体系,可有效地降低坝体内部浸润线高度,浸润线在沥青混凝土心墙处骤降,大坝最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坡降均小于允许值80,坝体填筑材料和天然砂砾石层的水力梯度小于允许值0. 15,均满足渗透稳定要求。     

通辽市霍林河水库大坝安全运行管理预警系统研究

文章通过分析,确定霍林河水库大坝的主要风险为渗流作用下坝体失稳破坏,依据渗流分析及预警原理确定渗透坡降为警兆参数,当水库大坝渗透坡降达到预警限值时,发出报警信号,开发出水库大坝安全运行管理预警系统。     

深厚覆盖层弱透水层对防渗墙防渗效果的影响

在深厚覆盖层上建坝,坝基防渗是工程成败的关键。采用有限元软件Seep/w分析强、弱透水层二元结构深厚覆盖层上土石坝渗流问题,研究防渗墙深度及形式对大坝渗流量、坝基出逸坡降、防渗墙底部渗透坡降的影响规律,对比分析悬挂式防渗墙、半封闭式防渗墙、全封闭式防渗墙对坝基的控渗效果。计算结果表明:防渗墙穿过弱透水层,悬挂式防渗墙转为半封闭式防渗墙,坝基渗流、坝基出逸坡降显著降低(分别下降54.3%、70.0%)。因此,防渗墙和弱透水层联合防渗能显著提高垂直防渗墙的控渗效果,半封闭式防渗墙的防渗效果大大优于悬挂式防渗墙。二元结构深厚覆盖层上土石坝垂直防渗墙的最优深度为防渗墙刚穿过弱透水层(连续)时的深度;此外,研究还发现当防渗墙将要伸入弱透水层时,防渗墙底渗透坡降急剧上升,出现极大值,工程应用中应引起足够重视,防止发生局部渗透破坏。     

幸福水库大坝渗流安全分析及评价

由于上下游水头差的影响,土石坝坝体和坝基中的渗流可能导致坝体出现渗流冲刷、管涌、渗漏,严重时将会导致坝体溃决,以长期的渗流观测资料和二维渗流有限元计算等手段对大坝渗流情况分析得到广泛的应用研究。以江西幸福水库大坝为研究对象,在分析幸福水库大坝渗流观测资料和二维渗流有限元计算结果的基础上,对幸福水库大坝的渗流安全状况进行分析,结果表明,混凝土防渗墙防渗效果良好,大坝各区域渗透坡降满足安全运行要求,坝肩处存在绕坝渗流问题,整体渗流状况较好,为保障水库大坝安全运行管理提供科学依据。