库水位变动联合持续性降雨条件下中小型土石坝边坡稳定分析

为研究库水位变动和持续性降雨共同作用对中小型土石坝坝身渗透和稳定的影响,根据非饱和渗流原理对土石坝在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同强度持续性降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟,结果表明:库水位变动速率相同而降雨强度不同时上下游坝坡的安全系数变化差异较小,上下游坝坡的安全系数对水位变动更加敏感,且上游坝坡安全系数对水位变动的敏感性高于下游坝坡;上游坝坡的最危险工况为库水位骤降2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用;下游坝坡的最危险工况为库水位骤升2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用。该研究成果为正确认识库水位变动联合持续性降雨条件下的土石坝坝坡渗透稳定规律提供参考,并为中小型土石坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供参考依据。     

渗流应力耦合及库水位变动下中小型均质土石坝坝坡稳定分析

为研究库水位变动对中小型均质土石坝坝坡稳定性的影响机理和规律,根据非饱和渗流原理及刚体极限平衡理论的简化毕肖普法,对均质土石坝在渗流应力耦合状态及水位骤升和骤降工况下坝体渗流和上下游坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明:考虑渗流应力耦合作用影响,库水位骤升时,上游坝坡安全系数先以较快速度增大后缓慢增大最后稳定不变,下游坝坡安全系数先下降后缓慢上升较小幅度,最终趋于稳定;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先以较快速度减小后缓慢减小最后趋于不变,下游坝坡安全系数先不断增大后缓慢减小较小幅度,最终趋于稳定;水位骤升骤降的过程中,坝体上下游坝坡的安全系数均大于规范规定的最小安全系数,其抗滑稳定满足规范要求。该研究成果为中小型土石坝风险评估及后期水库大坝采取除险加固措施提供了参考。     

库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析

库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以某水利枢纽中的黏土心墙土石坝为例,分析库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明,库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

某病险水库土石坝加固后渗流及坝坡稳定分析

针对某病险水库土石坝渗漏问题,提出了"粘土斜墙+坝基截水槽"加固方案。分析了库水位骤降工况下加固后的坝体渗流及坝坡稳定性。结果表明:与土石坝加固前相比,加固后的坝体渗流量较小,浸润线急剧降低,坝坡安全系数明显增加,坝坡失效概率降低,坝坡安全系数与失效概率均符合安全规范要求。     

库水位骤降对坝坡稳定性的影响研究

土石坝设计中,坝坡稳定是一个至关重要的项目,库水位骤降对土石坝上游及其岸坡稳定会有较大影响。本文结合基于刚体极限平衡原理的有限元数值模拟软件中的GEO-SLOPE和SEEP-W,以均质坝为研究对象,研究不同骤降速度条件下上游坝坡的稳定性问题。通过计算分析,水位骤降对边坡稳定性产生很大影响,上游边坡的安全系数随着水位的骤降而减小,最后趋于稳定,并且库水位骤降速度越大,上游坝坡稳定性降低越快。     

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.     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝渗透及抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以四方井水利枢纽中的黏土心墙土石坝为背景,分析了库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上下游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明:库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。对于下游坝坡而言,孔压力变化相对平缓,监测点距离地下水位越远,孔压越难以稳定,孔压力响应库水位骤降的时间越长;库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。下游坝坡的安全系数对于骤降速率不敏感,安全系数基本一致,Newmark位移非常接近。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

库水位骤降时平原水库均质土坝稳定分析

在均质土坝设计中,水位骤降通常是上游边坡稳定计算时需控制的工况。本文以天津某均质土坝为例,利用有限元对坝坡进行渗流分析,分析库水位骤降对渗流场的影响,研究库水位骤降时土坝坝坡的稳定情况。通过对不同库水下降速率的坝坡稳定分析,得到坝坡稳定系数随库水位骤降速率的变化规律。     

坝顶开裂和水位骤降对土坝抗震稳定性影响

病险土坝在地震高烈度地区的抗震稳定性十分重要,坝顶裂缝和库水位骤降是引起土坝失稳的主要形式。文章依托山东临沂龙潭水库土坝工程,利用边坡稳定性分析软件SLOPE/W,基于拟静力法分析了土石坝坝顶出现裂缝和库水位骤降情况下的地震稳定性。坝顶开裂对土坝上、下游坝坡抗震稳定性影响显著,坝顶拉裂缝的存在使其抗震稳定性比未破坏时的安全系数降低超过80%。对比下游坝坡抗震稳定性,发现坝顶开裂对上游坝坡抗震稳定性影响更加明显,且极易发生局部破坏。库水位骤降后,土坝上游坝坡地震稳定性急剧降低,相对未破坏时其安全系数下降70%左右,严重影响土坝抗震性能。建议实际工程需要重点排查坝顶开裂情况,对于震后土坝应避免立即采取排空库水位措施,以免余震对水位骤降后的上游坝坡产生影响。     

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。     

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,...     

非稳定渗流作用下边坡稳定性试验研究

水位下降时产生的非稳定渗流不利于堤坝边坡稳定,是一个与水力学和土力学有关的复杂问题。开展了非稳定渗流作用下的边坡稳定模型试验,研究了不同土力学条件和水力学条件下,渗流对边坡稳定性的影响,探讨了水位降落指标k/μv与边坡稳定性之间的关系。结果表明：在边坡稳定性分析中,渗流方向是边坡稳定分析的关键,水位降落时渗流向上游方向,边坡安全系数远低于其他渗流方向。边坡失稳发生在水位降落过程中临水坡的渗透力或渗透坡降达到最大的时刻。不考虑渗流方向的计算结果不能正确反映边坡的稳定性,建议边坡稳定分析须正确考虑渗流作用。     

考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。     

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。     

万安水电站土石坝坝体渗流特性分析

渗流特性是反映土石坝运行性态的重要内容。依据万安水电站土石坝坝体测压管渗压水位监测资料,从渗压水位变化过程、渗压水位与上游水位相关性、坝体浸润线和心墙渗透坡降等方面,对大坝渗流特性与渗流状态进行了分析与评价。研究表明,万安水电站土石坝坝体渗压水位变化规律和坝体浸润线状态合理,心墙防渗效果较好,坝体渗流特性正常。     

红源水库粘土心墙坝的渗流稳定计算

本文介绍了红源水库粘土心墙渗流稳定计算,根据试验测定并结合工程类比选用参数采用有限元计算.计算主要进行了上游正常蓄水位与下游相应最低水位、库水位降落时上游坝坡稳定最不利的不同工况坝体的渗流稳定计算,为红源水库大坝加固断面设计提供依据.     

深厚砂砾石覆盖层坝基渗控方案与瞬态坝坡稳定研究

为减少修筑在深厚砂砾石覆盖层上土石坝的渗流损失，提高大坝的安全稳定性，针对某深厚砂砾石覆盖层心墙土石坝，提出一种“库盘水平铺盖+坝基砼垂直防渗墙”空间正交组合渗流控制体系。利用Geo-studio软件耦合Seep/w和Slope/w模块进行坝基渗流方案模拟，基于饱和-非饱和渗流理论研究库水位骤降速率对坝坡瞬态抗滑稳定性的影响。通过对比渗流稳定性态约束条件和经济技术条件，提出坝基渗控最优方案。研究表明，“库盘水平铺盖+坝基垂直砼防渗墙”空间正交组合渗流控制体系在技术经济方面优势显著，可为类似坝基条件下土石坝渗流控制和安全调度运行提供一定的技术参考。     

淤地坝防渗改造渗流及坝坡稳定分析

为提高小流域地表水的利用率,解决山区灌溉用水问题,结合山西省偏关县咀儿上淤地坝开展淤地坝防渗改造的技术研究。针对该淤地坝上游坝坡,提出原土培厚、黏土斜墙、复合土工膜共3种改造措施5种改造方案,并考虑渗流场和应力场的耦合影响,对原坝体和各种改造方案的渗流和坝坡稳定性进行数值模拟计算。结果表明：原坝体受渗透水的影响较大,无法安全蓄水;仅对上游坝坡进行原土培厚并不能使坝体满足防渗要求;在上游坝坡铺设黏土斜墙或土工膜可有效降低浸润线、减少渗流量、提高下游坝坡的稳定性;土工膜方案相对于其他方案具有更好的安全性和可行性,可以在条件允许的前提下优先考虑。研究结果对类似淤地坝防渗改造工程具有一定的指导意义。