小型水库大坝除险加固设计方案优化研究 ——以石河流域王铁庄水库为例

土石坝普遍存在坝体断面尺寸不足、坝坡或坝体抗滑不稳定等问题.以石河流域王铁庄水库均质土坝为例,该大坝坝体断面尺寸不足导致大坝上、下游坝坡抗滑稳定不满足规范要求.针对此,结合大坝工程地质条件,对坝体加固方案进行了优化.结果表明:采取了上、下游坝坡加固措施后的坝体满足稳定性要求,坝体加固设计方案合理.研究成果可为同类病险水...     

基于GeoStudio的某土石坝整治前后渗流及坝坡稳定分析

针对由于下游排水棱体失效而导致某土石坝坝体浸润线比较高、坝坡安全系数不能满足规范要求的情况,通过削坡和重建排水棱体对其进行整治,再利用GeoStudio2007软件对该土石坝的稳定渗流期进行有限元分析,对比分析整治前后的渗流场和坝坡抗滑稳定性,验证了整治措施对坝体渗流和稳定性的改善作用。     

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。     

Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡抗震稳定分析

参考国际水电工程的相关要求对以色列Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡进行抗震稳定分析。采用以色列英文版抗震设计规范SI 413—2013确定深厚覆盖层上坝体建基面加速度反应的峰值、加速度设计反应谱和时程输入加速度,进而采用美国规范ASCE 7-05和ICOLD等建议的三种常用拟静力法和拟动力法(Newmark滑块位移法)对建立在深厚覆盖层上的上、下库坝坡进行运行地震和最大设计地震下的抗震安全性复核。由不同允许滑动位移下的拟静力安全系数和坝坡地震滑动位移量计算结果可知,Kokhav Hayarden抽水蓄能电站上、下库坝坡均能满足OBE地震下坝坡位移小于5 cm的工程技术安全控制要求,坝坡抗震设计满足规范要求,上、下库坝坡在OBE和MDE地震下具备良好的抗震稳定性。研究成果对国际工程中深厚覆盖层上土石坝坝坡抗震设计和安全评价具有重要的参考价值。     

软弱地基土石坝坝基抗滑稳定计算及加固处理

抗滑稳定是软弱地基上土石坝坝基安全的关键问题之一,其抗滑稳定计算及加固处理技术也一直是学者研究的热点。以深厚覆盖层软弱地基上的仙女山水库土石坝为背景,针对软弱土层抗剪能力低、坝基深层抗滑稳定安全系数低于规范要求的问题,通过渗流和抗滑稳定计算,并进行加固措施对比分析,提出了在大坝下游坡脚设置压重体的处理措施。计算结果表明:在大坝下游设置压重体后,坝基深层抗滑稳定安全系数满足规范要求,且压重体结构简单、施工快捷,可为类似工程的坝基抗滑稳定加固处理提供借鉴。     

基于Geo-Studio的土石坝坝体 渗流与边坡稳定分析

抗滑稳定性分析是土石坝设计过程中的重要内容。文章以锦凌水库左岸土石坝为研究对象,利用Geo-studio软件中的Seep/w和Slope/w模块对大坝进行渗流分析与边坡稳定分析,结果显示,左岸土石坝不同工况下的边坡最小抗滑稳定安全系数满足规范要求。     

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。     

黄河黄丰水电站右岸复合土工膜砂砾石坝设计

黄丰水电站工程右岸土石坝采用混凝土防渗墙与复合土工膜联合防渗结构。简要介绍土石坝上游坝坡防渗体系设计、坝体整体的渗流计算、稳定计算以及复合土工膜与上下保护层料之间的抗滑稳定性分析。经计算,坝体整体渗流量相对多年平均流量较小,可忽略不计;上游坝坡采用加糙复合土工膜或设置防滑槽形式铺设,稳定性满足规范要求。     

苗寨水库大坝稳定性复核分析

为了分析苗寨水库大坝工程的稳定性情况,为水库除险加固工程提供参考,采用有限元分析方法对水库大坝工程的渗流及坝坡稳定性情况进行研究。经复核,在正常蓄水、设计、校核洪水位工况时下游坝坡抗滑稳定最小安全系数不满足相应的规范要求;大坝渗流稳定安全满足规范要求,但目前大坝渗流量较大,浸润线过高,不满足规范要求。     

土石坝下游山坪塘对坝体渗流稳定的影响分析

文章结合具体工程实例，建立大坝二维有限元模型，采用极限平衡法在考虑大坝下游坝脚无坪塘、坪塘有水及坪塘无水三种计算工况下对大坝渗流场和坝坡稳定性的影响进行对比分析。计算结果表明，土石坝下游坝脚山坪塘的存在会导致坝体浸润线降低，局部渗透坡降增大，浸润线出逸点发生局部渗透破坏的可能性增加，大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数略有降低。     

坝坡复合土工膜防渗体的抗滑稳定分析

在土石坝坝体防渗中,土工膜有时作为一种防渗材料铺设在坝体的上游坡中,以保护坝体的安全运行。在试验基础之上,分析坝体垫层料与复合土工膜的剪切特性,并结合一座建在深厚覆盖层上的复合土工膜防渗土石坝,采用FLAC3D对坝体复合土工膜防渗体进行抗滑稳定性分析,在分析中考虑坝体孔隙水压力和坝体垫层料与复合土工膜的剪切特性对复合土工膜防渗体抗滑稳定性的影响。研究表明:在现有可能不利条件下,该坝体复合土工膜防渗体的抗滑稳定性均在合理可控范围之内,大坝结构安全能够满足要求。     

丹江口水利枢纽右岸土石坝抗震安全复核研究

针对丹江口水利枢纽右岸土石坝的抗震安全问题，依据GB 18306-2015《中国地震动参数区划图》对右岸土石坝抗震安全进行复核。通过构建精细化的三维有限元模型，参考同类工程坝料动力试验成果拟定计算参数，分析研究了大坝在正常蓄水期遭遇地震工况下大坝的加速度分布、动位移、地震永久变形等性状和坝坡稳定性，重点分析防渗体心墙安全性以及土石坝与混凝土坝接头部位的变形协调性。结果表明：右岸土石坝抗震安全性能良好，满足相关规范要求。     

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。     

某病险土石坝加固前后的渗流与坝坡稳定分析

针对某病险土石斜墙坝斜墙和砂石料的渗透系数相差不大而导致坝体浸润线过高、下游坝坡稳定性不满足规范要求的问题,采用黏土防渗墙的防渗措施,对该土石坝设置防渗墙前后稳定渗流期的渗流场进行有限元分析,并利用极限平衡方法进行下游坝坡稳定性分析。结果表明：采取防渗措施后浸润线降低,渗透流量减少;防渗墙具有良好的防渗效果,进而保证了下游坝坡的稳定性。     

土石坝坝料分区优化研究

为探讨土石坝最优坝料分区方案,根据正交试验设计原理,对土石坝坝体设置不同分区并制定材料配置方案,进行渗流及坝坡稳定分析,讨论坝料的配置规律。结果表明,坝体两侧和坝底区域应配置强度高的材料,坝体中心区域配置防渗性能好的材料,坝体靠近下游侧区域配置透水性好的材料,由此规律得到的优化分区方案较传统坝型能够更充分地发挥坝体材料防渗和抗滑稳定作用。     

绞洞水库大坝坝址坝型比选及结构应力计算

针对绞洞水库建坝河段两岸覆盖层及强风化层较深厚,两坝肩卸荷带岩体破碎透水性强,开挖边坡较大,可能存在风化裂隙型绕坝渗漏、坝基应力分布不均、抗滑稳定性差等不利问题,结合现场勘探成果,综合考虑工程区地形地貌、地质水文、坝基防渗及边坡开挖处理等因素,设计优选上坝址堆石混凝土重力坝方案。经设计计算,各荷载组合工况下坝体应力、地基承载力和抗滑稳定性均满足规范要求,大坝整体结构安全稳定性高。     

阿尔塔什水利枢纽工程混凝土面板堆石坝抗震工程措施及静、动力有限元计算分析

鉴于强震区200 m级超高混凝土面板堆石坝所面临的变形控制难、坝体抗震等级高、砂砾石覆盖层深厚等诸多设计难点,结合阿尔塔什混凝土面板堆石坝坝体结构、坝壳料设计,借鉴已建工程经验提出抗震工程措施。通过建立坝体、覆盖层的三维有限元模型,堆石料静力本构分析采用邓肯张E-B模型,动力本构分析采用等效黏弹性模型,分析了考虑抗震工程措施的坝体抗震能力。结果表明:坝体在竣工期、正常运行期、正常运行+地震三个工况下的变形规律合理。混凝土防渗墙和面板结构中最大拉、压应力均可满足所选混凝土材料的规范要求。坝顶下游坝坡设置浆砌块石护坡后可有效减弱该区域局部动力剪切破坏和浅层滑移。坝顶上、下游边坡布置阻滑钢筋网以及适当提高填筑料的相对紧密度、孔隙率,可以有效提高大坝坝坡的抗震稳定性和坝体抗震能力。研究成果以期为今后300 m级面板堆石坝工程设计上提供借鉴。     

基于观测资料反演的土石坝渗流稳定计算分析

为真实地模拟分析土石坝的渗流稳定状态,利用观测资料反演获取的材料渗透系数进行渗流稳定计算.结果表明:防渗墙仍具有一定的防渗效果,但下游排水棱体存在淤堵,防渗墙与排水棱体的渗透系数与原设计值的差值大于1个量级;下游坝坡出逸点位置较高,不利于坝体稳定,且大坝下游坝坡抗滑稳定最小安全系数不满足SL 274—2020《碾压式土...     

大坝渗流稳定及坝坡稳定计算分析

以楼庄子水库粘土心墙坝为例外,对粘土心墙坝坝体结构渗流稳定及坝坡稳定进行了计算分析。采用目前较为广泛的极限平衡原理进行分析,得出楼庄子水库粘土心墙坝坝体心墙料及坝料,在设计工况、校核工况下均不会发生渗透破坏;不同运行工况下,大坝上下游坝坡均满足抗滑稳定要求,上下游坝坡均稳定。分析成果为大坝渗流稳定及坝坡稳定提供了理论依据。     

百合水库主坝主要安全隐患及加固措施浅析

现场检查发现百合水库主坝存在坝体沉陷变形较大、漏水严重和穿坝涵管开裂渗漏等重大安全隐患,经复核主坝加固前下游坝坡抗滑稳定安全系数小于规范允许值,对此,采取了坝体高压旋喷灌浆、坝基帷幕灌浆、下游坝坡培厚、排水棱体加高、穿坝涵管封堵及固结灌浆等加固措施.加固后主坝下游坝坡各工况的最小抗滑稳定安全系数均满足设计规范要求.