三维各向异性随机渗流场参数敏感性分析

在三维各向异性非均质稳定随机渗流场的随机有限元分析的基础上研究了长江荆南干堤渗流场中随机参数和随机边界条件对随机渗流场模拟结果的影响和随机参数与随机边界条件的随机敏感性分析。通过统计模拟和假设检验,建立并验证了长江荆南干堤渗流场内服从独立正态分布的渗透系数随机序列{k}。在对荆南干堤渗流场随机特性和随机边界条件的敏感性分析中讨论了堤防土层的地质结构特性、堤防渗透变形及破坏的特征、堤防渗透参数的敏感性;分别研究了上下游水头随机边界条件的敏感性、垂直防渗边界条件的敏感性及减压(导渗)沟随机特性的敏感性。实现了对干堤典型段渗流场的较为全面的随机模拟和分析,得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的,程序的研制是适用的。     

渗透系数空间变异性对堤基渗透稳定影响的数值模拟

土性参数变异性较大是堤防工程风险管理面临的问题之一。在分析土体渗透系数空间变异性的基础上,通过随机数值模拟研究了堤防渗流场统计特征和堤基渗透稳定性。将土体渗透系数作为随机场,采用转动带法进行随机抽样模拟,通过蒙特卡罗方法分析渗流场分布,并计算堤基渗透失稳概率,结合堤防工程进行了计算分析。结果表明,渗透系数的空间变异性对渗流场有较大影响,随渗透系数和临界比降的变异性增大,容易造成局部渗流集中,堤基渗透失稳概率增大。     

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.     

新疆阜康抽水蓄能电站拦沙坝防渗墙深度优化及其防渗效果研究

针对拦沙坝坝基地质条件复杂的渗流场渗透特性问题,结合新疆阜康抽水蓄能电站下水库拦沙坝区地质条件及拦沙坝设计原则,对现有垂直防渗墙深度方案开展敏感性分析,采用三维有限元法计算分析下水库拦沙坝坝体和坝基的渗流场,分析防渗墙深度对坝体、坝基渗流场的影响.根据分析结果提出合理的防渗方案,可为工程建设提供理论依据,为同类型抽水蓄...     

引水隧洞三维渗流场分析研究

根据工程水文地质条件,建立引水隧洞渗流有限元计算模型。确定数值模拟边界条件,结合区域内的抽水和压水试验数据,采用反演分析算法计算初始渗流场,分析了引水隧洞开挖前后各区域段的初始渗流场分布规律并进行初步分析。     

双层堤基渗流场计算与渗透稳定性分析

渗流分析是堤基安全研究的难点与热点之一。针对双层堤基二向渗流,将其概化为水平面二向渗流问题,探讨双层堤基二向渗流场模型;结合双层堤基渗透稳定判据,采用水平二向渗流有限元法模拟双层堤基渗流场,对某大堤渗流场计算,并与实测值比较,验证本文渗流场计算方法以及渗透稳定判据的可靠性与可行性,在此基础上对双层堤基集中渗透区域的粘性土盖层进行稳定评价以及渗透破坏模式分析,为堤防工程的风险控制提供参考。     

向家坝水电站右岸地下厂房防渗排水设计

向家坝右岸地下厂房位于砂岩地区，系非浅埋式地下洞室群结构。为了有效地控制渗流和降低地下厂房围岩的渗透压力，进行了三维渗流场敏感性分析和不同防渗处理方案的三维渗流分析计算。根据其计算结果、具体地质情况和工程布置确定了防渗排水系统，从而确保了地下厂房系统的施工和安全运行。     

有压渗流在周期性随机水位过程作用下的随机模拟

综合考虑周期性边界水位以及渗流介质参数的随机性，给出了渗流场的随机有限元列式并通过算例得到验证。     

某面板堆石坝渗流控制措施有效性评估

本文基于ANSYS运用三维稳定渗流有限元法对某面板堆石坝进行渗流稳定性分析,研究了渗控措施设计方案下工程的渗流场分布及渗透稳定性,评价渗控措施的有效性,并对混凝土面板和防渗帷幕的渗透系数的变化对大坝渗流场的影响进行模拟.研究结果表明:大坝防渗系统防渗效果较好,有效的控制了坝内渗流场的分布;混凝土面板及防渗帷幕渗透系数的改变对渗流场影响较大,在渗控系统的施工过程中须严格控制施工质量.     

大岗山水电站厂坝区三维天然渗流场反演分析

根据大岗山水电站厂坝区工程地质和水文地质条件，采用三维有限元法，对厂坝区天然渗流场进行反演分析，确定出天然渗流场鸽渗流模型、渗透参数和边界条件，作为施工期和运行期渗控方案研究的依据。     

Three-dimensional stochastic seepage field for embankment engineering

Owing to the complexity of get-engineering seepage problems influenced by different random factors, three-dimensional simulation and analysis of the stochastic seepage field plays an important role in engineering applications. A three-dimensional anisotropic heterogeneous steady random seepage model was developed on the basis of the finite element method. A statistical analysis of the distribution characteristics of soil parameters sampled from the main embankment of the Yangtze River in the Southern Jingzhou zone of China was conducted. The Kolomogorov-Smimov test verified the statistical hypothesis that the permeability coefficient tensor has a Gaussian distribution. With the help of numerical analysis of the stochastic seepage field using the developed model, various statistical and random characteristics of the stochastic seepage field of the main embankment of the Yangtze River in the Southern Jingzhou zone of China were investigated. The model was also examined with statistical testing. Through the introduction of random variation of the upstream and downstream water levels into the model, the effects of the boundary randomness due to variation of the downstream and upstream water levels on the variation of simulated results presented with a vector series of the random seepage field were analyzed. Furthermore, the combined influence of the variation of the soil permeability coefficient and such seepage resistance measures as the cut-off wall and relief ditch on the hydraulic head distribution was analyzed and compared with the results obtained by determinate analysis. Meanwhile, sensitivities of the hydraulic gradient and downstream exit height to the variation of boundary water level were studied. The validity of the simulated results was verified by stochastic testing and measured data. The developed model provides more detail and a full stochastic algorithm to characterize and analyze three-dimensional stochastic seepage field problems.     

广义Bayes法在裂隙岩体渗透系数随机反演中的应用

工程中由于存在各种随机因素,采用确定性的渗流分析方法进行渗透系数的反演必然会导致结果的不确定性.本文基于渗流场的随机有限元分析方法,结合变尺度优化算法和广义Bayes法,建立了一种渗透系数的随机反演方法,推导了详细的计算公式.该方法不仅考虑量测水头、渗透系数的随机性,还考虑了边界水头的随机性,不仅可以获得渗透系数的均值反演结果,还可以得到标准差的反演结果.最后将该法应用于重力坝坝基渗流算例分析中,以渗流有限元正分析计算结果作为"假想"的实测点水头值,通过随机反演,同时获得渗透系数均值与标准差的反演结果,将输入信息与反演结果对比分析,验证了渗透系数和标准差反演结果的正确性.     

渗透系数空间相关性对渗流场统计特征影响分析

渗透系数的空间变异性是影响渗流场不确定性的重要因素。将渗透系数作为各向同性对数正态平稳随机场,通过数值模拟研究渗透系数空间相关性对渗流场统计特征的影响。选取了3种具有代表性的相关函数模型,即指数模型、高斯模型和球状模型,分别以渗透系数的相关距离和变异系数为变化因子对水头方差作敏感性分析。结果表明,渗透系数相关函数模型的选取、相关距离和变异系数的取值对水头方差具有较大影响。     

考虑地层渗透性各向异性的堤防工程三维防渗结构优化分析

在透水地基上修建长堤防工程,堤基防渗结构的渗控效应直接影响堤防的安全运行。根据岷江干流虎渡溪工程库区长堤防工程地质条件,采用三维渗流分析方法,对堤基高喷防渗墙的布置结构进行优化分析。结果表明：高喷防渗墙可有效降低堤后地下水水位,减小库水向堤后低洼保护区域渗漏,但其渗控效应受防渗结构空间展布长度、深度与渗透性以及地层材料渗透性各向异性的影响。满足低洼保护区域不溢出要求的防渗墙最小展布长度随其布置深度的增大和施工质量的提高而减小,防渗墙渗透系数小于1×10^-5 cm/s并将透水性强的覆盖层截断时,其渗控效应明显,若进一步提升防渗墙质量和布置深度则效果不显著。防渗墙质量的提高对堤防渗控效应的提升受地层材料渗透性各向异性的影响较小,而布置深度增大在渗透性各向异性比较大时对渗控效应与防渗结构优化设计的影响较大。随着地层材料渗透性各向异性比的增大,防渗墙所需最小空间展布长度逐渐增大,由各向同性时的180 m增大到220 m,且当渗透性各向异性比较大时,可能有必要增加防渗墙布置深度。     

基于土料参数时变特性的土石坝渗透破坏概率动态分析方法

为更真实地反映土石坝渗透破坏发展的随机与时变特性,采用干湿循环土工试验与渗透系数反演等手段,从土料参数变异性及时变性角度来表征土石坝动态渗透破坏概率。将RBF神经网络和LHS法相融合对随机抽样方法进行改进,克服了传统Monte Carlo随机抽样法计算量过大的缺陷,对比证明了该改进方法的准确性与高效性。将该改进方法应用于某土石坝渗透破坏概率动态分析,计算结果表明,该土石坝渗透破坏概率总体较高并呈现逐年增大趋势,需要进行除险加固处理。     

平原地区垂直铺塑防渗施工

平原地区修建的河堤大坝,有一些是筑于透水性较强的粘性土基或砂基上,这些工程多数未采用防渗措施或防渗措施不当,造成了较严重的渗流问题,有的导致工程失事.通过进行垂直铺塑防渗技术处理,从根本上改善了大堤渗流条件,延长了渗径,消除了渗漏情况,确保了大堤安全.天津北辰工程实际证明,垂直铺塑防渗技术是堤防防渗处理的一种行之有效的...     

平原地区垂直铺塑防渗施工

平原地区修建的河堤大坝,有一些是筑于透水性较强的粘性土基或砂基上,这些工程多数未采用防渗措施或防渗措施不当,造成了较严重的渗流问题,有的导致工程失事。通过进行垂直铺塑防渗技术处理,从根本上改善了大堤渗流条件,延长了渗径,消除了渗漏情况,确保了大堤安全。天津北辰工程实际证明,垂直铺塑防渗技术是堤防防渗处理的一种行之有效的措施。     

双层堤基上覆层对堤基渗透破坏影响的试验

根据上覆层与下伏砂层的协调变形情况,将上覆层概化为完全不变形的刚性上覆层以及与下伏砂层始终协调变形的柔性上覆层,并利用室内试验对这2种极端情况进行模拟。通过对试验过程中的土体破坏情况、渗透流量、涌砂粒径以及破坏后土体的颗粒组成等方面进行分析,发现具有刚性上覆层的双层堤基在接触面上易形成空洞,而柔性上覆层较刚性上覆层具有更强的抗渗透破坏能力;同时,具有刚性上覆层的堤基发生渗透破坏时粗颗粒更易流失。对渗透破坏过程中的渗流场进行数值模拟,对比了不同渗透破坏阶段的水力梯度分析情况,简要分析造成2组试验差异的原因所在。研究结果表明,使上覆层与下伏砂层保持协调变形是控制渗透破坏发展的有效方法,建议在堤基建设时尽量增加上覆层柔性,使上覆层与下部土体有协调变形的能力。