水位降落条件下非稳定渗流试验研究

水位降落时产生的非稳定渗流场对坝坡的渗流和稳定影响较大。通过砂槽模型室内试验模拟了粉砂、细砂、黏土等多种材质的边坡在水位降落过程中的非稳定渗流物理过程,分析了水位降落过程中上游边坡的渗流场特点,比较了不同边坡材料、渗透特性、坡比和水位降落速度的泄水过程中边坡渗流场自由面形式和等势线变化特点,重点研究了给水度μ、渗透系数k、库水位降落的速度v对自由面最高点、上游边坡中的孔隙水压力、坡降的影响,定量分析了水位降落时k/μv判断骤降、缓降、快降的标准,探讨了非稳定渗流浸润线的计算公式。结果表明：渗透系数小、给水度大的土坡在水位降落过程中产生的上游边坡孔隙水压力值和渗透坡降较大,非稳定流场自由面最高点位置也更高;水位降落时的上游边坡渗流方向指向坡面;浸润线最高点高度与坡前水深的比值h0/H与降落时间t/T间存在线性关系,k/μv作为判断骤缓降的指标与其线性系数呈指数关系。     

库水位骤降对均质土坝坝坡稳定的影响分析

采用理正分析软件进行非恒定渗流分析计算和边坡稳定分析,研究了不同库水位降落速度、坝体渗透系数和给水度条件下均质土坝非稳定渗流场的变化规律,分析了上游坝坡的稳定性随着库水位下降及坝体渗流影响因素的变化规律.结果表明:当渗透系数大于0.043 2 m/d时,上游坝坡的滑动安全系数随着库水的下降而趋于稳定,但当渗透系数小于该...     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

不同水位下降速度下的砂性土堤边坡稳定性研究

高水位骤降、快降时产生的非稳定渗流对堤防边坡的稳定性影响较大,导致堤防破坏。本文通过室内物理模型试验,利用高精度传感器、地形测量系统观测堤防内部渗流场自由面、孔隙水压力、坡面地形变化,分析堤防边坡稳定性。研究表明:在水位骤降和快降情况下堤防边坡内孔隙水压力消散速率滞后于坡外水位的降落速度,产生指向坡外的渗流,影响边坡稳定;水位下降速度越快,堤防沉降变形越大,边坡稳定性越差。     

高水位骤降作用下堤防边坡稳定性研究

高水位骤降时堤防易产生非稳定渗流,导致堤防边坡不稳定。本文通过开展堤防边坡稳定性物理模型试验,利用水位控制系统实现坡外水位的骤降,测试水位骤降过程中孔隙水压力、坡面地形变化,结合渗流稳定数值分析对堤防边坡稳定性进行研究。结果表明:水位骤降时,堤防边坡稳定性系数逐渐减小,堤防内部产生向坡外的渗流是边坡失稳的重要原因。     

库水位骤降时坝坡稳定性分析研究

库水位下降过快往往引起坝坡上游失稳。为了研究库水位骤降条件下坝体稳定性受非稳定渗流场的影响情况,采用有限元法,考虑非饱和区的影响对坝体非稳定渗流场进行模拟。利用得出的瞬态渗流场分布等结果,运用极限平衡法对坝坡稳定性进行计算分析。结果表明：非稳定渗流场分布影响上游坝坡稳定性;水位下降速度越大,上游坝坡稳定性降低速度越快,...     

水位骤变下土石坝非稳定渗流及稳定分析

以库水位骤变全过程为分析工况,基于非稳定渗流理论,考虑渗透系数与基质吸力之间的非线性关系,研究了典型土石坝工程的非稳定渗流场变化规律和渗透稳定性,并对坝坡瞬态抗滑稳定系数进行了计算。结果表明:水位骤变过程中,坝体处于非稳定渗流状态,浸润线呈突起弯曲状并不断变化,且水位变化速率越快,弯曲越明显;水位骤升阶段,非稳定渗流场等势线整体向上游偏移,对应大坝典型部位的渗透坡降明显大于该水位时稳定渗流场的,且水位上升速率越大,渗透坡降越大,超过允许渗透坡降时可能发生渗透破坏;上游坝坡在非稳定渗流阶段的瞬态稳定安全系数变化较大,水位升高对其稳定有利,水位骤降超静孔隙水压力来不及消散,形成反向渗流,坝坡稳定性降低明显,且水位下降速率越大,稳定性越低。     

对边坡稳定性分析中危险水力条件的研究

水库水位降落对边坡稳定性的影响是岩土工程界中一个十分重要的研究课题,也是一个十分棘手的问题.基于临界状态土力学理论,利用状态路径图对库水位降落作用下的边坡失稳机理进行了研究.研究表明,在库水位降落的情况下,边坡失稳的主要原因是由于其内部超孔隙水压力增加,土体有效应力(或抗剪强度)降低的结果.基于边坡二维饱和-非饱和渗流理论,对库水位下降过程中边坡自由面变化的情况进行了研究,在有限元分析的基础上提出了渗流自由面位置的经验计算方法,并提出了评价骤降与缓降的标准,为边坡加固设计中危险水力条件的确定提供了理论依据.     

坡前水位降落对边坡稳定性影响试验

基于室内模型试验模拟水位降落过程中边坡渗流场变化,得到不同坡形、降落速度、土体材料和降落差对边坡渗流场及稳定的影响。研究表明,边坡水位下降初期,边坡内外孔隙水压力差值随着边坡水位的下降逐渐增大;边坡水位下降后期,边坡前缘水位趋于稳定,边坡内外孔隙水压力差值逐渐减小,边坡渗流场接近稳定状态。渗透性能好的土体,当边坡前缘水位处于稳定状态后,边坡内部孔隙水压力衰减速度较渗透性差的土体快,水位下降对边坡稳定性的不利影响更显著、时间也更久。水位降落速率、落差和坡形均对边坡有显著影响,随着水位降落速率增大、落差增大和坡比增大,边坡更易失稳发生破坏。     

桐柏抽水蓄能电站土石坝渗流监测及模拟分析

抽水蓄能电站库水位日变化大,导致坝体发生非稳定渗流,严重影响大坝边坡稳定。基于桐柏抽水蓄能电站上库土石坝渗流监测和数值模拟,研究库水位日变化对坝体渗流和整体稳定性的影响。研究结果表明,在最高库水位的稳定水位浸润线已形成前提下,库水位短暂周期性变化只会引起坝体上游侧局部浸润线位置变化,而其余绝大部位浸润线位置与最高稳定水位时浸润线位置基本相同。库水位迅速降低时,坝体将发生向上游侧渗流,对大坝前坡整体稳定性影响较大;随着库水位迅速降低,大坝前坡整体稳定系数显著减小。     

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。     

库水位骤降条件下均质土石坝渗流稳定分析

本文基于Van Genuchten非饱和渗流模型综合分析了土石坝饱和一非饱和渗流,以工程实际为例,研究了水位骤降工况下土石坝渗流稳定问题.结果表明:库水位骤降工况下,上游水位的变化对坝体渗流量的影响较大;库水位急剧降落易使浸润线形成逆向渗流形态,并造成土石坝坝坡稳定性的降低,但是当孔隙水压力消散时间足够长时,上游坝坡稳定性有一定程度的提高.     

库水位下降时土坝上游面渗流稳定性研究

大坝迎水坡的最不利工况是长期蓄水(高水位运行)后水位骤降,影响此时上游坡土体稳定性的因素有水位降落速度、土体特性等。借助于渗流分析软件Geoslope和unsst2,不仅从渗流稳定性出发,说明了坡面渗水的危害;从防止大坝上游坡在库水位下降时产生自由溢出点出发,拟合了不同κ/μυ时库水位下降的临界高度;而且考虑了由于各种...     

库水位骤降对非饱和坝坡稳定性的影响

基于非饱和土体抗剪强度理论,采用极限平衡法,考虑非饱和非稳定渗流对坝坡稳定性的影响,通过体积含水量与基质吸力之间的非线性关系,模拟超静孔隙水压力的消散过程,将不同时段渗流分析结果导入稳定分析模块计算其安全系数的变化。选取某黏土心墙坝,模拟其在不同灌溉条件下的渗流状况及上游坝坡稳定性。计算结果表明:库水位骤降引起坝坡安全系数的降低,但随着超静孔隙水压力的消散,坝坡稳定性逐渐增强,降水速度越快,坝坡安全系数越低。     

水位下降过程中超孔隙水压力对边坡稳定性的影响

PLAXIS程序在渗流计算方面具有强大的功能．应用PLAXIS程序对水位下降过程中的边坡稳定性进行了数值模拟，分析了不同的水位下降速率及土体渗透系数对边坡稳定性的影响．分析结果表明，水位下降速率越大、土体的渗透系数越小，则越不利于边坡的稳定．     

水位降落时土坝坝体渗流特性的交互式有限元模型

利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。     

水库水位非均匀下降情况下库岸浸润线求解

以往计算库区边坡浸润线大都是基于库水的均匀下降。当库水位较高时,随着泄水时间的增加,泄水口水压将不断减小,下泄流量和库水变幅速度都会非均匀变化,此时再以库水均匀下降来计算得到的浸润线必然会存在误差。为此,首先建立库水位下降高度和时间的函数关系,再根据布西涅斯克非稳定渗流微分方程和一定假设条件,应用拉普拉斯正变换和逆变换,得到了考虑库水非均匀下降条件下的坡体内浸润线的简化计算公式。通过算例分析了下降时间和初始速度对浸润线的影响,结果表明下降时间对浸润线的影响比较显著。     

基于水—气二相流模型的土坡稳定性分析

为了研究孔隙气压力和负孔隙水压力在土坡稳定分析中所起的作用,基于多相流理论建立水-气二相流模型,利用此模型对稳定渗流情况和降雨情况下的土体边坡内水相和气相的渗流状态进行模拟,根据模拟得到的孔隙气压力和孔隙水压力值求出土坡安全系数。计算结果表明,土坡非饱和区负孔隙水压力的存在较大地提高了土坡稳定性,在稳定渗流情况下,孔隙气压力对土坡稳定的影响可忽略,在降雨情况下,非饱和区产生的孔隙气压力使得安全系数减小,滑动面与地下水位的距离越大,非饱和区的孔压对土坡稳定的影响越大。     

堤岸退水速度判别指标的试验研究

通过高水位长时间持续作用下不同退水速度的大型室内模型试验，观测不同退水过程的坡体内固定测点的水头变化过程，研究了坡体内孔压消散过程。研究表明，坡体内孔压消散指标和降速评价指标呈对数逻辑增长型函数关系，并得到了背水侧有补给源条件下均质土堤的退水速度判别指标界限值，同时，根据逻辑增长型函数特点得到一种求解退水速度判别指标界限值的简化方法。借助于非稳定渗流有限元分析，研究了多种因素对退水速度判别指标界限值的影响。研究表明，退水速度判别指标界限值的对数值与水位降幅和补给源水位之间呈现很好的平行线性关系，并且可以通过正交试验分析得到三者之间的经验关系式。