基于COMSOL计算下水库土石坝体渗流特征及防渗墙最优设计研究

为研究粤西地区某水库土石坝体渗流特征以及防渗墙最优设计方案,利用COMSOL仿真计算分析了渗流特征参数变化规律。对比了有、无防渗墙条件下坝体渗流场特征,当有防渗墙时,下渗流活跃性显著降低,渗流安全性提高,其中有防渗墙条件下坝体上、下游面最大孔隙水压力降幅达60%。分析了防渗墙设计参数对坝体渗流特征参数影响规律,防渗墙深度、厚度均与坝基单宽渗流量、防渗墙后水头值、坝脚逸出点渗透坡降为负相关关系,但不同厚度下防渗墙底部渗透坡降随深度为先减后增变化,防渗墙深度8m时的墙底部渗透坡降为各厚度下最低。综合渗流安全性与工程经济性,防渗墙深度2m、厚度80cm时为最佳方案。本文研究为水利工程中防渗墙设计、土石坝体渗流分析提供一定参考。     

王庆坨水库坝基防渗墙优化研究

基于优化设计的思路,针对王庆坨水库围坝布置和平原河道冲积覆盖地层的不良地质条件,采用二维有限元法对不同防渗条件下的坝基渗流场分别进行了模拟,以防渗墙的位置、厚度、深度为控制指标,得出不同方案计算所得的渗流量、水力坡降,通过比较,定量地提出了防渗墙的优化方案。此研究方法可应用于类似平原水库渗流评价和防渗加固工程分析。     

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。     

靠山屯水库坝基渗透稳定性研究

研究了辽宁义县黑山庙河上的骨干工程——靠山屯水库的坝基渗透稳定性问题。根据靠山屯水库的水文条件及地质条件,分析了水库可能发生的渗透破坏类型,利用有限元法计算了不同工况下,坝体和坝基发生渗漏时的渗流量,出逸点高程及渗透坡降等渗透稳定要素;并且根据规范,对靠山屯水库的渗透稳定性进行了评价。最后针对水库大坝存在的问题,采用混凝土防渗墙方案对大坝进行防渗处理,对大坝的渗流起到了抑制作用。     

哈达山水利枢纽右岸三维渗流场特性研究

坝基渗漏及渗透稳定问题是哈达山水利枢纽工程遇到的主要地质问题,将影响水库工程效益的发挥和大坝的安全运行,需采取适当的渗控工程措施.根据工程地质条件,建立了能够反映其主要工程地质构造和坝基面几何形状的三维有限元模型,并采用固定网格的截止负压法增量迭代技术求解渗流场.考虑正常、设计和校核3种工况,研究土坝和右坝肩的绕坝渗流场特性,分析浸润面、地下水位分布、渗透坡降和渗透稳定性,估算渗流量.对防渗墙及基岩渗透参数进行敏感性研究,分析其对渗流场的影响.结果表明,设置防渗墙能有效降低墙后坝肩和坝体的浸润面,且坝体各部位的最大渗透坡降均满足渗透稳定性要求.     

三溪浦水库大坝渗流原型观测资料分析

在整理分析三溪浦水库维修加固后的渗流原型观测资料基础上,对水库的渗流状况进行评价,同时也对渗流观测数据与设计计算结果之间的差异成因进行分析,分析结果表明:坝体和坝基的渗流状态稳定;混凝土防渗墙的防渗效果明显。防渗墙下游侧的测点计算值与实测值之间差距较大,其主要原因是设计计算当中未能准确确定防渗墙的渗透系数以及坝基在长期渗流作用下渗透性已发生变化,同时也通过分析发现部分测点的埋设位置高于坝体浸润线,其测值已无法用于坝体渗流情况的分析评价。     

新立城水库坝基渗流分析及防渗措施选择

新立城水库大坝建成运行近50年,限于当时的客观条件,水库坝基没有进行有效地防渗处理,存在着渗漏问题。通过对土坝渗流分析,坝体、坝肩渗流稳定,只有坝基需防渗处理。经过对混凝土防渗墙、高压喷射灌浆、导渗沟三方案比选,采取坝基高压喷射灌浆方案更为经济合理。     

下口坝病险水库工程地质条件及除险加固处理

阐述了云南省姚安县下口坝水库的坝基地质条件，该水库病险的原因有坝体滑坡，坝后浸润线偏高和散浸出水，以及坝后脚存在出水点，其除险加固的治理方案为：（1）上游坝体滑坡地带采用振冲处理；（2）沿坝轴线在坝下软基和坝体内采用旋喷浇筑防渗墙，在基岩内采用帷幕灌浆，使二连成一个整体，形成完整的防渗墙，切断透水通道，减小下游扬压力和渗流稳定问题。     

臣南河水库坝基渗流控制方案比选

臣南河水库坝基主要为砂卵砾石含漂石、粉砂土、粉土、黏土地层,在认真分析工程地质条件的基础上,经方案比选,因地制宜地采用土石方挖填、高喷防渗墙、纵向防渗墙三者相结合的方案对坝基渗流进行控制,为水库建设与运行打下了良好基础。     

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。     

横泉水库大坝渗流稳定复核

横泉水库大坝坝体与上游护坡、下游排水棱体之间以及防渗墙下游至排水棱体处坝基处设有反滤.坝基防渗采用塑性混凝土防渗墙与帷幕灌浆结合方案.本次地勘对坝体钻孔及挖探坑取样试验,根据取样试验参数采用软件计算渗流稳定,通过计算结合现有监测数据分析判断坝体稳定.     

高喷防渗墙在白龟山水库的应用

针对白龟山水库坝基渗流异常这个问题,于2001年11月,在顺河坝5＋000--5＋550坝段坝基下,采用高压喷射灌浆技术建地下防渗墙,截断渗流,降低地下水位,消除隐患,从而保证大坝安全。文章对高喷防渗墙在白龟山水库的应用效果进行分析,阐述了采用高喷防渗墙截渗是解决坝体渗漏的有效方法。     

坝址区三维渗流场数值模拟及监测成果对比

通过Visual MODFLOW软件对某水电站的坝址区进行三维渗流场数值模拟,分析在正常蓄水位条件下坝址区的渗流场分布特征,渗流量大小等。发现渗流绕过灌浆帷幕和混凝土防渗墙后,水头损失明显,坝后压重平台坡脚有渗流溢出,渗流主要是库水绕过防渗墙底部,通过坝基覆盖层(1)、(2)向下游渗透。模型计算的三维渗流场与监测成果对比显示,二者分布特征大体一致,存在的一定差异是模型对坝体结构进行了概化,以及模型未能完全模拟地质条件的复杂性所造成。     

段莘水库防渗加固设计方案比选研究

坝体或库岸渗漏已是导致水库病险灾害的主要因素。由于坝体、坝基及坝肩部位材料性质、构成形态不同,坝体内部各分区渗流骨架亦有区别,致使水库各部位渗流特性差别十分显著。段莘水库经安全鉴定为三类坝,主要存在坝身、坝基渗漏及绕坝渗流问题。本文针对段莘水库渗漏问题提出了两种防渗加固方案予以综合比选,确定采用混凝土防渗墙加固方案,结合有限元法复核加固后的防渗效果。计算表明加固后渗流问题得到显著改善,坝体不会发生渗透变形破坏,建议后期加强对坝身、坝基及绕坝渗流测压管的监测,及时充分掌握运行状况。     

龙颈上水库土坝加固防渗设计

文章通过对龙颈上水库土坝工程地质条件的分析和土坝防渗方案的比选后,采用坝体劈裂帷幕灌浆与坝基帷幕防渗的设计方案对水库土坝实施培厚加高及防渗处理。并对处理后的坝体渗流及坝坡稳定进行了分析计算,结果表明,坝体上、下游坝坡在各种工况下,坝坡稳定安全系数均满足规范要求。     

黄壁庄水库副坝塌坝段观测资料分析

黄壁庄水库副坝除险加固时,由于防渗墙施工造成了坝体七次坍塌,其中六次坍塌部位集中在长度约330m的范围内,该坝段被称为副坝塌坝段。本文根据多年来实测的渗流和表面变形资料,对塌坝段坝基渗流以及坝体变形情况进行了简要分析。分析表明:副坝塌坝段在水库正常蓄水情况下,渗流稳定,防渗墙防渗效果明显,坝体变形趋于平稳。     

鸭河口水库大坝工程地质条件及渗透变形分析

鸭河口水库大坝为黏土心墙砂壳坝,建在砂卵石地基上。大坝运行50多年来,大坝下游排水沟内出现多处冒砂,由坝基渗流引起。在阐述坝体和坝基工程地质、水文地质条件的基础上,从坝基渗流量、测压管位势、渗透比降等方面分析了坝基的渗透稳定性;根据理论计算、浸润线管对坝体渗流进行了分析。研究结果表明,坝体、坝基渗流性态安全。     

混凝土防渗墙技术在面店水库除险加固中的应用

通过对面店水库坝体渗漏问题进行分析,经过帷幕灌浆、混凝土防渗墙、幕墙(坝体混凝土防渗墙与坝基坝肩帷幕灌浆相结合)三方案的技术、经济比较,最终确定采用幕墙施工方案处理面店水库坝体渗漏问题。     

西藏老虎嘴水电站左岸渗流控制优化

西藏巴河老虎嘴水电站左岸副坝、防渗系统、围堰和厂房等均坐落在最深达206m的覆盖层之上。根据其工程地质条件，建立了能够反映其主要工程地质构造和坝基面几何形状的三维有限元模型，详细分析了其防渗墙的长度、深度以及覆盖层渗透性对下坝址左岸坝基渗流场的影响，提出布置长300m、深80m的悬挂式混凝土防渗墙或防渗帷幕的渗流控制优化设计方案，并建议采取反滤防护工程措施保护下游出逸面岸坡。     

龙须湖水库均质土坝防渗加固设计

龙须湖水库始建于20世纪50年代,水库大坝为均质土坝,由于清基不彻底、坝体填土压实度和渗透系数不满足规范要求,虽经多次加固,坝体和坝基仍渗漏严重。为此,采用坝体混凝土防渗墙与坝基帷幕灌浆相结合的加固方案进行防渗处理。经观测,加固后浸润线明显降低,防渗效果显著。对类似条件下防渗墙的设计、施工和管理积累了经验,具有一定的参考价值。