非稳定状态下土石坝渗流及坝坡稳定分析

以云南省鱼龙水库为例,基于达西定律与渗流理论,并结合Geo-Studio有限元模块分析了上游正常蓄水位分别在10、15、20d内降落至死水位时坝体内部渗流场及临水坡面安全系数变化情况。结果表明,库水位在10、15、20d由正常蓄水位降落至死水位时,20d降落工况的坝体内部渗流场对坝坡稳定影响最小,坝体内部浸润线的降落速率与库水位下降速率密切相关,其浸润线分布密集变化缓慢,且该工况安全稳定系数最大为1.80,说明坝体内部渗流场变化越缓慢,土石坝坝坡安全稳定性越好。     

玉堂水库主坝坝坡稳定分析

结合玉堂水库主坝震后边坡稳定计算的实例分析了病险水库在不同工况下的坝坡稳定安全系数,指出了水库运行中的最不利工况并提出了相应的工程处理措施,对类似均质土坝的除险加固有一定的借鉴作用。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

基于数值流形方法的水库岩体边坡稳定分析

利用数值流形方法可以模拟边坡大变形和连续—非连续变形的特点,分析了某一水库岩体边坡在库水位骤降时的变形规律,提出了利用边坡位移确定岩体滑动面内摩擦角的方法。利用传统安全系数的概念,考虑库水位骤降时的地下水渗透压力的作用,对该水库边坡的稳定性进行分析和评价。     

天然土岩分层边坡扶壁式挡土墙的土压力及稳定分析

针对复杂条件下挡土墙的土压力无法按照传统土压力理论计算的问题,提出了天然土岩分层边坡扶壁式挡土墙的土压力分析方法。结合某水库左岸边坡扶壁式挡土墙工程,采用三维数值方法及强度折减法,计算出边坡的最小抗滑稳定安全系数及相应滑动面,从而求得边坡滑动体作用于挡土墙的作用力和作用方向,并依此计算了挡土墙的抗滑及抗倾覆稳定安全系数,实现了挡土墙的稳定安全评价。计算结果表明,该挡土墙在不同工况下抗滑和抗倾覆稳定安全系数均大于允许值,符合实际情况,可为类似工程提供参考。     

库水位+降雨条件下四方井粘土心墙坝坝坡渗透稳定可靠度分析

针对粘土心墙坝坝坡稳定仅局限于确定性分析,考虑到尚缺乏研究坝体材料空间变异性的问题,以四方井水库粘土心墙坝为例,对库水位联合降雨工况下的坝坡渗透稳定性进行数值模拟,同时基于Monte-Carlo法分析了可靠度规律。结果表明,单纯的库水位骤降监测点孔压随时间呈单调下降趋势,库水位骤降速率越大,孔压下降速率越快。降雨联合库水位工况在降雨时刻孔压有一个突升的过程;库水位骤降情况下安全系数随库水位下降呈先下降后上升最终保持不变,库水位骤降速率越大,最小安全系数越小,出现的时间亦越早;不同类型降雨工况安全系数在降雨过程中有一个突降的过程,最终安全系数回升至初始值,其中后峰型降雨安全系数降幅最大,前锋型降雨安全系数降幅最小;降雨发生在库水位骤降后期最为危险,最小安全系数也越小;库水位骤降情况平均失效概率约为30%,不同类型降雨条件下平均失效概率基本小于10%,降雨发生在库水位骤降不同时刻下失效概率平均约为60%。对降雨发生在库水位后期的情况应加强监测,防止坝坡失稳灾害的发生。     

飞来峡水库右岸主土坝坝坡稳定性分析

针对土石坝安全鉴定对水库安全稳定的重要性问题,基于对大坝安全鉴定的要求,采用瑞典圆弧法、毕肖普法、工程师团法、罗厄法4种方法验算了8种工况下飞来峡水库主土坝坝坡的稳定性,并结合碾压式土石坝设计规范进行了分析对比.结果表明,各种水位下抗滑稳定安全系数均满足规范要求,为大坝除险加固设计提供了依据,对确保大坝安全运行具有指导意义.     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性,能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征,还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价,得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析,并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比,证实其工程应用的可靠性,能够在实际工程中加以应用。     

某水库水位变化对库区围堰坝体边坡稳定性的影响

为查明水库围堰边坡设计的合理性及水位变化对边坡稳定性的影响,基于FLAC3D数值模拟软件,针对百色市某水库建立三维模型,模拟了围堰边坡在水位下降、水位上升和基坑排水3种情景下的变形情况,分析了水位变化对边坡稳定性的影响。结果表明,围堰边坡上游一、二级台阶及下游二级台阶区域易发生较大变形;库水位下降引起各监测点水平位移为40～230 mm、竖向位移为260～390 mm,库水位上升引起各监测点水平位移为60～360 mm、竖向位移约为150 mm,基坑排水引起各监测点水平位移为580～600 mm、竖向位移为21～57 mm,对围堰边坡变形的影响大小依次为基坑排水>库水位下降>库水位上升;边坡安全系数与水位变化呈正相关关系,安全系数增量随水位上升先增大后减小。研究结果为边坡设计和防护提供了理论依据。     

复杂水力条件下的坝坡渗流及稳定性分析

针对库水位变化和降雨会使坝坡稳定性分析更为复杂的问题,基于非饱和渗流理论,借助GEO STUDIO软件对某土石坝进行数值模拟,研究了该坝在水位骤升、水位骤降及降雨情况下坝体内的渗流情 况,以极限平衡原理和MorgensternPrice条分法为基础分析了坝坡产生滑移的最小安全系数变化规律 。结果表明,复杂水力条件下不利于坝坡的稳定性,且坝坡安全系数变化呈现出一定的规律性。     

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。     

库水位变动速率对某水电站坝前倾倒变形体稳定性的影响

澜沧江上游某电站坝前大面积发育倾倒变形体,边坡中的地下水对其稳定性有重大影响。为此,运用二维饱和—非饱和渗流有限元分析程序SEEP/W,并联合极限平衡法分析库水位变动期间库水位变动速率对倾倒变形体边坡渗流场及其稳定性的影响机理及规律。结果表明,水位变动速率对倾倒变形体的瞬时渗流场有较大影响,坡体表面形态在水位变动期间,对其水力梯度影响较为明显;水位上升阶段,水位变动速率与倾倒变形体稳定性呈现正相关关系,水位上升速率由0.5 m/d增大至5 m/d,稳定性系数上升了0.7%~2.0%,而水位下降阶段,水位变动速率与其呈现负相关关系,堆积体稳定性系数降低0.6%~1.6%,且其存在临界速率(2.0m/d)、水位(死水位以上3/8坡高处),速率、水位超过其临界值之后,稳定性变幅明显放缓甚至出现回升。     

库水位变动速率对某水电站坝前倾倒变形体稳定性的影响

澜沧江上游某电站坝前大面积发育倾倒变形体,边坡中的地下水对其稳定性有重大影响。为此,运用二维饱和—非饱和渗流有限元分析程序SEEP/W,并联合极限平衡法分析库水位变动期间库水位变动速率对倾倒变形体边坡渗流场及其稳定性的影响机理及规律。结果表明,水位变动速率对倾倒变形体的瞬时渗流场有较大影响,坡体表面形态在水位变动期间,对其水力梯度影响较为明显;水位上升阶段,水位变动速率与倾倒变形体稳定性呈现正相关关系,水位上升速率由0.5 m/d增大至5 m/d,稳定性系数上升了0.7%～20%,而水位下降阶段,水位变动速率与其呈现负相关关系,堆积体稳定性系数降低0.6%～1.6%,且其存在临界速率（2.0 m/d）、水位（死水位以上3/8坡高处）,速率、水位超过其临界值之后,稳定性变幅明显放缓甚至出现回升。     

分层碾压的填方渠坡稳定渗流分析

鉴于南水北调中线工程总干渠为特大型供水渠道,填方渠段水深、量大,对输水可靠性要求较高,沿线渠坡防渗尤为重要,基于分层碾压填方渠坡的渗流场表现出的各向异性,结合碾压土层各向异性程度及渗透系数转化关系对分层碾压的填方渠坡渗流建立数学模型和有限元模型,并应用ANSYS热分析模块进行稳定渗流分析。结果表明,在模拟分层碾压的填方渠坡渗流时均质各向异性渗流场比均质各向同性渗流场中的渗流强烈,且分层碾压的填方渠坡各向异性程度越大渗流越强烈,因此对这类层状渠坡渗流分析和渗流控制的关键为选取合理的渗流场及准确掌握土层各向异性程度。     

江西修河三角圩某堤段高水位条件下堤坡稳定性分析

针对修河三角圩因建设标准偏低、设施不配套,在历年高水位运行时均不同程度出现河岸坍塌、堤身及堤基渗漏等险情的问题,选取三角联圩典型堤段,基于堤防工程地质及水文地质条件,给出了堤坡边界条件、工况条件、有限元模型及堤坡稳定性分析方法,运用有限元程序对水位骤升及持续高水位条件下堤坡的稳定性进行了计算分析,获得了堤坡渗流场、渗透坡降及边坡安全系数的变化规律。结果表明,在给定的高水位及其相应的持续时间内,堤坡安全性、稳定性良好。     

基于Autobank的苏家庄淤地坝防渗改造及渗流分析

淤地坝防渗加固改造对充分利用水资源、缓解山区用水困难具有重要意义。以苏家庄淤地坝为例,利用Autobank软件对淤地坝坝体浸润线、下游出逸点、出口渗透坡降及渗流量进行计算,并利用传统计算方法对模型进行验证,在此基础上,对该坝进行校核水位下的渗流分析,复核其渗透稳定性,进行上游坝坡粘土斜墙防渗改造及渗流分析,并对斜墙底部宽度进行优化。结果表明,该淤地坝出口渗透坡降大于容许渗透坡降,须对其进行防渗加固;顶宽为5m,底宽为15m的粘土斜墙为最优加固方案。研究成果可为类似工程提供参考。     

考虑非饱和区的复合土工膜防渗坝渗流分析

针对传统的渗流分析主要考虑饱和区的渗流而不考虑非饱和区的渗流存在一定的安全隐患问题,基于饱和—非饱和渗流理论,结合复合土工膜防渗坝设计了四种不同的水位组合,分别计算了饱和渗流量及饱和—非饱和渗流量,并分析了正常蓄水位下考虑与不考虑非饱和区的渗流速度场等变化规律。结果表明,考虑非饱和区后单宽渗流量有了明显下降,出溢点的渗流溢出坡降变小,且渗流路径变的较为陡直,靠近上游部分区域的渗透坡降相对较大,水压力在土工膜中的降低相对减小。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。