粘土结合混凝土防渗墙的土石坝渗流及稳定性分析

为研究粘土结合混凝土防渗墙的土石坝的渗流及坝坡稳定,以幸福水库为实例,基于饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对不同粘土与混凝土占比情况下的稳态渗流场进行了数值模拟,得到其稳态渗流与坝坡稳定情况。结果表明,混凝土占比变化对单宽渗流量及坝坡稳定影响都不太大,就幸福水库的防渗墙的防渗性能而言,在混凝土占比0.43以下时,增加混凝土占比防渗墙防渗效果未发生明显变化;在混凝土占比0.43以上时,增加混凝土占比后防渗墙防渗效果显著提高;在混凝土占比达1.0时,防渗墙前后水位下降量、单宽渗流量、Bishop法安全系数数值都急剧接近防渗性能最好,坝坡最稳定的状态。     

多元结构坝基双排防渗墙控渗效果试验研究

双排防渗墙已广泛应用于西南地区强弱互层深厚覆盖层地基,但双排防渗墙的间距及布置形式如何选择,控渗效果如何等都值得深入研究。基于非饱和土体渗流理论,以强弱互层深厚覆盖层坝基为研究对象,针对双排防渗墙进行试验研究,得出渗流量和出逸坡降,探讨各布置形式下双排防渗墙的控渗效果。研究表明：“前长后短”、“前短后长”、“前后同长”3种布置形式下总渗流量和出逸坡降都随着间距的增加而降低,“前长后短”、“前后同长”布置形式降低明显。坝体渗流量以间距L=13.2、16.5 cm为分界线,先增大后降低;坝基渗流量以间距L=13.5、17.5 cm为分界线,先降低后增大。双排防渗墙中深度较大的防渗墙消减的水头更大,两防渗墙深度一致时,前后防渗墙分别消减水头37.5%、50%。当前后防渗墙的深度之和一定时,双排防渗墙采用“前短后长”的布置形式相比采用“前长后短”的布置形式,能更有效降低渗流量和抑制出逸坡降,建议优先采用。     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。     

平原水库防(截)渗体与坝后土壤盐碱化的影响规律

利用有限元Geo Studio软件对4座平原水库的渗流量进行计算,通过数学模型和试验对坝后土地次生盐渍化影响范围进行研究.结果表明,平原水库渗漏对坝后地下水位和土地盐碱化有明显影响,水平影响范围取决于水库渗漏量,并与地下水在土壤中运动阻力呈负增长;在垂直方向上,地下水位随水库渗流量大小而波动,土壤含盐量自上向下递减.水库防(截)渗体直接关系着渗流量和排泄量大小,从坝后生态环境角度出发,平原水库防渗体应力求完善.全库盘土工膜防渗和封闭式防渗墙应优先考虑,当坝基透水层深度超过10m,坝体较长时,不建议采用封闭式防渗墙;其次可考虑水平铺盖和半封闭式垂直防渗墙,不建议采用悬挂式防渗墙,因为其在控制渗流量方面效果不明显.坝后土地盐碱化影响范围一般在500~800m以内,在此区域土壤盐碱化趋势明显,地下水位明显偏高,应设置1道或多道截水沟渠,减小水库渗漏造成的下游土壤次生盐碱化.     

电站尾水渠施工期渗流场数值分析

为研究施工期尾水渠基础渗流场、渗流稳定以及渗流量等问题,选取电站尾水渠典型断面,建立尾水渠岩土体渗流的数学模型,结合电站尾水渠典型断面确定边界条件,利用伽辽金有限元方程进行数值计算,对尾水渠施工期渗流场进行模拟.结果表明:塑性混凝土防渗墙设计效果较好,渗流量的绝大部分通过防渗墙以下入渗,降低了孔隙水压力;在渗流出溢处水力坡降超出允许水力坡降,该处需采取工程措施,以免发生渗透破坏.这些成果可为施工期尾水渠安全运行提供理论根据.     

基于SEEP/W程序的堤防截渗墙防渗性能研究

以沁河河道现状堤防为研究对象,通过对工程地质条件的分析,建立地质概化模型,采用地下水渗流程序Geo Studio-Seep/W建立二维有限元模型,分析截渗墙的深度和厚度对防渗性能的影响。研究结果表明:截渗墙明显降低了地下水的浸润面,增加了非饱和土的范围,同时减少了高水头的范围,对大堤和堤基土的稳定性有利;截渗墙对断面流量、出逸高度和出逸坡降都有明显的降低,而截渗墙厚度对以上因素的影响不大;全截式截渗墙的防渗效果最好,改变全截式截渗墙的深度,防渗效果没有改变,截渗墙厚度为20 cm、深入相对隔水层1~2 m时,可满足防渗要求。     

沙湾水电站左岸坝肩"地窗式"防渗方案优化计算与分析

采用深度平均渗流模型结合2维立面渗流模型，对沙湾水电站左岸坝肩“地窗式”防渗方案进行了渗流量、渗流场及渗透坡降的计算；根据计算结果，对“地窗式”防渗方案进行了优化计算，提出了满足本工程防渗要求的阶梯型“地窗式”防渗体体型；计算结果表明沙湾水电站左岸坝肩采用阶梯型“地窗式”防渗体体型后，不仅可取消50m深防渗墙下施工繁琐的墙下帷幕灌浆3000余米，而且全封闭砼防渗墙可做成悬挂式，大大降低了防渗墙的最大深度和施工难度，还节约防渗墙900余米，其工程经济效益显著；本文方法对类似工程问题具有重要参考价值。     

Hardfill坝渗流场数值分析

根据渗流计算理论并利用有限元计算方法,着重研究Hardfill坝在不同透水性坝基下的渗流场规律,并将其与设置各种不同防渗排水措施后的Hardfill坝渗流场规律进行比较,以便确定合理的防渗排水体系.通过变化坝基的渗透系数模拟各种不同透水性坝基.将计算结果整理成流网图和特征点渗透坡降图,为整体把握Hardfill坝的渗流特性和Hardfill坝的进一步研究工作打下基础.     

防渗体形式对土坝除险加固工程渗流稳定的影响

从渗流和边坡稳定的角度出发,论述了土坝加固工程中防渗体形式和尺寸选择的条件和要求,结合工程实例给出了土坝加固工程中不同防渗体形式(厚度、位置)对坝体渗流和稳定的影响数值计算结果和规律,特别介绍了土坝防渗体形式对土坝边坡逸出坡降、边坡稳定性的影响.计算结果表明:不论是考虑稳定渗流还是非稳定渗流,土坝防渗墙位置越靠近上游坝坡,防渗效果越好;防渗墙设置越厚,防渗效果越好.以期本结论对于工程设计提供一定的借鉴和参考.     

某小(1)型水库大坝坝基岩体渗透性分析

以某拟建的工程规模为小(1)型的水库为研究对象,其库区区域分布灰绿色厚层砾岩,表层岩体呈强风化特征。为全面评价水库坝基岩体渗透性,沿坝基轴线、上游和下游合理布置12个勘探孔,进行65段压水试验,从而确定坝基轴线相对不透水层深度。试验结果表明:坝基区域发育厚度11.0~16.2 m强风化砾岩层裂隙较发育,透水率大于5 Lu,渗透性较强;底部为弱风化砾岩层,渗透性较弱,可以作为坝址相对不透水层;库区存在绕坝和坝基渗漏隐患,防渗深度应深入相对不透水层1 m,绕坝防渗应沿坝轴线向两岸延伸,延长宽度根据正常蓄水位线与相对不透水层的交点确定。     

水泥土搅拌桩防渗墙对土坝防渗效果的模拟研究

通过对水泥土搅拌桩防渗墙防渗效果进行研究,为水泥土防渗墙设计提供进一步的优化指标。通过测压管观测数据反演得出大坝土体实际渗透系数,建立渗流有限元模型并利用实测资料验证,对水泥土搅拌桩防渗墙在土坝中的施工位置和深度进行不同情景模拟分析,结果表明：加入防渗墙后,渗流稳定性增加,防渗效果明显。防渗墙越靠近坝体上游,坝体的渗流稳定性越好;防渗墙贯入深度越深,坝体的渗流稳定性越好。防渗墙的位置布置在坝体中部靠近上游处较为合理,但考虑实际工程中施工要求,适当将防渗墙位置后移布置在大坝轴线处,对于渗流量影响较小。     

基于非饱和渗流理论的土石坝渗流分析

针对考虑土壤非饱和区且设有排渗系统对水库渗流影响研究不足的问题,结合工程实际,采用非饱和渗流分析方法,对设有集水廊道的土石坝渗流进行研究。结果表明:土壤非饱和区的存在导致大坝单宽流量增大,浸润线抬升;考虑非饱和渗流的影响研究渗流问题更符合工程实际情况,弥补了饱和渗流研究存在的不足,丰富了已有的渗流研究成果;此外,采用设置集水廊道的排水措施能够有效地降低坝内和下游河床浸润线,减少下游浸没区范围,有利于大坝整体抗滑稳定和后期安全运行。     

复杂地基条件下土石围堰施工防渗研究

某水电站上游围堰在围堰左岸基础位于基岩上,右岸基础位于松动体上,中间河床覆盖层自下而上分为三类岩组,其中Ⅰ、Ⅲ类岩组岩层属强透水层,Ⅱ类岩组属中等一强透水层。围堰挡水后将产生集中绕坝渗漏。为解决上游围堰防渗及绕坝渗漏问题,确定最优防渗方案,对上游围堰及基础进行了三维有限元渗流计算。计算结果表明,确定河床覆盖层必须修筑混凝土防渗墙进行防渗,但根据实际的地形条件以及施工难度情况,对右岸松动体的防渗方案做了相应优化,确定采用防渗帷幕进行松动体内的防渗。     

大河桥水库坝体防渗处理技术

以大河桥水库除险加固工程为例,探讨了防渗墙在坝体防渗中的应用,综合分析了大坝内理论浸润线分布、各测点压力水头等重要的渗流特征参数,并运用有限元法复核计算增设防渗墙前后的坝体渗流.结果表明,实测浸润线与渗流有限元法数值模拟结果能够较好地吻合,水库坝体防渗处理方案可行,有效解决了渗漏问题,改善了水库的运行条件,为相关工程设...     

龙开口水电站宽尾墩挑流消能断面模型试验

龙开口水电站水库调节库容较小,具有日调节性能,采用坝顶开敞式溢流,下游采取挑流消能方式.坝址处河床狭窄,洪水期泄洪流量大且泄流频率高,是很典型的高坝、大单宽流量泄流枢纽.对于此类工程,消能防冲是需要解决的主要问题.以水工断面模型试验为手段,以堰面流态、水舌形态及冲坑尺寸作为判别标准,通过多个试验方案的分析比较,阐明宽尾墩挑流联合消能方式运用于此工程的优越性,并对宽尾墩的两种体型进行比较,对宽尾墩的具体尺寸进行了适当的优化,提出了消能防冲最优的宽尾墩型式和具体尺寸参数,为设计提供了有力的依据.     

棉花滩大坝渗流监测资料分析

棉花滩大坝已蓄水运行10多年,布置有坝基扬压力、渗流量和绕坝渗流监测项目。监测资料分析表明,大坝坝基扬压力、渗漏量和绕坝渗流测孔水位主要受水位因素影响,时效分量已基本稳定,大坝渗流性态基本正常。但高水位时段5′和3″坝段的扬压力系数超过设计值,5^#横断面上测压孔水位呈上下游较高,中间测孔水位相对较低分布,与坝段基础有F18等断层穿过,地质情况复杂有关,建议加强监测和分析。     

浅谈混凝土防渗墙工程施工

混凝土防渗墙是水利工程中常用的一种防渗结构型式,尤其在土坝坝基防渗中应用较广,文中就混凝土防渗墙的布置、构造、施工的临时设施、对混凝土的要求、施工方法等做了简要总结和说明。