平原水库土工膜防渗特性分析

复合土工膜防渗措施是解决平原水库渗漏问题的有效手段。为了研究平原水库土工膜防渗特性,以山东省清源湖水库为例,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,建立了基于饱和-非饱和渗流微分方程的土工膜防渗围坝渗流有限元分析模型,并将计算结果与实测数据进行了对比。研究表明铺设土工膜防渗后,非饱和区域显著增加,忽略非饱和区域会使得渗漏量计算值偏小、浸润线及溢出点高度计算值偏低,令设计者低估渗漏的严重程度,不利于坝体的渗流稳定;土工膜缺陷因素(如缺陷的位置、尺寸、数目及与其下垫层的接触情况)对渗漏量和围坝浸润线亦有较大影响;土工膜缺陷及土工膜与下垫层的接触情况主要取决于施工质量,在施工期对土工膜缺陷进行严格控制,可有效减少渗漏量,对平原水库的安全运行具有十分重要的意义。     

土工膜防渗低水头平原水库渗流场及膜体稳定性

针对平原水库土工膜稳定及渗漏等问题,结合珠江三角洲某土工膜防渗平原水库实际工程,建立渗流有限元模型,模拟施工和运行过程中土工膜破损和缺陷情况,分析土工膜缺陷对库底土工膜膜体稳定性和渗漏量的影响。结果表明:平原水库库内未储水时,土工膜缺陷对平原水库渗流场和库底土工膜稳定性的影响甚微;当库内及外江水位均处于高水位时,缺陷处膜下压力水头最大,但土工膜仍可维持稳定;当土工膜缺陷距离排水盲管30m,且缺陷孔径为0.5~3.0cm时,孔径变化对缺陷处渗漏量的影响较小,但缺陷数量和位置对缺陷处总渗漏量影响显著。     

土工膜缺陷对土石坝渗流特性的影响及控制措施

由于土工膜因缺陷导致的渗漏问题可能对土工膜防渗土石坝工程安全造成隐患,为此模拟不同的土工膜缺陷大小和位置,分别采用剔除单元法和渗透系数放大法对存在缺陷的土工膜坝面防渗土石坝进行饱和-非饱和三维渗流场有限元数值仿真计算,分析土工膜不同缺陷条件下大坝整体及局部渗流场变化规律。计算结果表明:土工膜缺陷渗漏仅对缺陷附近坝体局部渗流场分布产生较大影响,对大坝其他部位影响不大;土工膜缺陷位置越低,缺陷处水头越大,缺陷渗漏量增加越明显,并使缺陷处膜后坝体浸润线局部抬高。最后,针对土工膜缺陷渗漏提出了若干工程设计控制措施。     

随机多缺陷条件下土工膜防渗土石坝渗漏特性

由于土工膜缺陷渗漏可能对土工膜防渗土石坝的防渗安全性造成隐患,采用饱和-非饱和渗流有限元理论,对坝面防渗土工膜多缺陷随机分布下的典型土石坝进行三维渗流场有限元模拟,合理考虑土工膜缺陷的数量、类型、位置、大小及其分布,重点分析土工膜的渗透量和缺陷渗漏量及膜后浸润面的变化规律。结果表明:与单缺陷条件下大坝渗流特性相比,坝面完好部分土工膜的渗透量变化不大,但多缺陷引起的渗漏量明显增大,导致大坝的总渗流量大幅增加。多缺陷会引起膜后坝体浸润面整体抬升,但局部浸润面高度变化与缺陷位置和数量明显相关,所在剖面缺陷位置越低,数量越多,浸润面抬升越明显。另外,膜后垫层水头局部分布规律与相邻缺陷渗漏的交叉效应相关。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法,建立了三维有限元数值计算模型,对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性,选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型,详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况,并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致,论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场,并计算缺陷渗漏量。     

复合土工膜缺陷渗透量试验观测

结合某复合土工膜斜墙坝工程材料实际情况，自行设计试验装置，进行复合土工膜缺陷渗透量试验研究，经长期观测得到复合土工膜在不同缺陷孔径、不同水头作用下的缺陷渗透量实测值。分析了复合土工膜的缺陷渗透作用机理及相关因素对其影响，为土工膜的防渗设计提供依据。     

平原水库渗流边界及浸没影响分析研究

平原水库除渗透稳定外,因渗漏引起的水量损失和坝后浸没等生态环境问题成为影响平原水库正常运行的关键因素,文章通过数值模拟计算,分析坝前计算范围与渗漏量的关系,提出了相应的评价方式;利用区域补给量和土壤蒸发量之间关系判断浸没,并根据计算模型提出了浸没影响区范围计算方法,为类似平原水库前期阶段合理确定渗漏量及坝后征地影响范围提供参考。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

土石坝防渗(复合)土工膜缺陷及其渗漏问题研究进展

在国内外众多土石坝采用(复合)土工膜防渗的工程背景下,分析了坝面或坝内土工膜缺陷的类型及产生缺陷的原因。归纳总结了国内外已有(复合)土工膜缺陷渗漏问题的研究成果,认为现有研究成果不适用于解决高土石坝复合土工膜的缺陷渗漏问题。同时认为高土石坝复合土工膜的缺陷演化规律、缺陷渗漏对坝体渗流场分布及对大坝安全的影响,以及如何采取有效的限渗减漏措施预防和减小缺陷渗漏量,已成为高土石坝复合土工膜防渗工程发展的瓶颈。为此,建议对复合土工膜的缺陷渗流特性进行试验研究,同时采用理论分析、数值模拟和工程实例反馈分析等手段对土石坝中复合土工膜的缺陷渗流及缺陷演化等相关问题进行系统研究,以便为复合土工膜防渗高土石坝的渗漏安全评判、预防及修复等方面起到理论指导作用。     

复合防渗衬垫缺陷渗漏量计算方法探讨

复合衬垫系统的渗漏量是评价衬垫系统的一个重要指标,笔者假定膨润土中流线垂直向下和不考虑土工膜与土工织物之间空隙的影响,根据水流的连续条件,利用解析的方法,对土工膜上存在孔洞缺陷的土工膜＋GCL复合衬垫系统的缺陷渗漏量进行数值模拟。然后通过试验验证,得出该计算模型可以作为存在孔洞缺陷的土工膜＋GCL复合衬垫系统渗漏量的一个计算手段。     

填埋场高密度聚乙烯膜缺陷渗漏试验及计算模型研究

因施工等原因造成土工膜渗漏十分常见,但渗漏量的计算是工程建设和运营面临的重大难题。本研究通过室内试验,测试了不同高密度聚乙烯(HDPE)膜厚度(w=0.5、1.0mm)、缺陷孔径(φ=3、5、10 mm)和膜上不同压力水头(h=0.3、0.5、0.65、0.8 m)时的缺陷渗漏量,并建立数学模型进行拟合。结果表明:相对于膜厚度而言,膜缺陷大小和压力水头高度对渗漏量的影响更大;渗漏量可表达为膜缺陷大小和水头高度的幂函数,但不同工况下的系数有别,因此实际工程应通过试验方式确定。     

考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。     

复合土工膜防渗土坝坝坡的抗滑稳定性研究

本文对复合土工膜斜墙防渗的碾压式均质土坝的坝坡稳定性进行了计算分析,主要考虑土工膜存在缺陷渗漏量时膜后浸润线对坝坡稳定性的影响,计算采用刚体极限平衡理论,分析结果表明膜后浸润线的高低对坝坡稳定性有明显影响。     

土工膜修复浆砌石重力坝渗漏的效果分析

针对某病险浆砌石重力坝坝体和坝基渗漏问题,提出了坝面布设土工膜联合坝基帷幕补强的渗漏修复方案,采用有限元法,对大坝开展多工况下渗流场计算,得到了大坝等水头线分布、浸润线高度、渗透坡降及渗流量,重点对土工膜和帷幕的防渗效果进行了论证分析。结果表明,大坝上游面土工膜削减水头显著,膜后坝体浸润线位置低,坝体渗流量小;坝基补强后的帷幕亦有较好的防渗效果,有效限制了坝基渗漏,帷幕渗透坡降小于允许坡降。采用土工膜联合帷幕补强修复浆砌石坝体渗漏是合理可行的。     

土工膜和GCL防渗结构缺陷渗漏量试验研究

为评估土工膜和GCL防渗结构的缺陷渗漏量,给防渗结构设计提供有益参考,本文依据施工、特殊部位和偶然条件等对缺陷的影响程度,开展了土工膜防渗层和土工膜+GCL防渗结构在不同缺陷条件、不同GCL水化条件和不同水头条件下的室内渗漏试验,并对比分析了两种防渗结构的渗漏量及其影响规律.结果 表明,土工膜+GCL防渗结构不仅可以降...     

纯化水库围坝外侧环境地质评价

纯化水库是一座以供水为主的中型平原水库,库坝区地层渗透系数较大,地下水埋深浅,水库蓄水后围坝外侧存在库水位抬高引起渗漏、浸没等环境水文地质问题,影响水库效益发挥,甚至加剧周边盐渍化。文章在分析水库区的水文气象、地质条件等基础上对水库运行后由于库水位升高引起的库水渗漏量、围坝外侧浸没影响范围进行了分析计算,结果表明如果不采取任何工程措施,水库渗漏量为1.31×106m~3/a,年损失水量约占总库容量的4%,水库浸没范围为坝脚外约13m。     

基于Autobank的水库大坝渗流安全评价分析

为进行水库大坝渗流安全评价,以Autobank软件为媒介,以勘察地质参数为基础数据,对南王水库进行渗流安全复核计算。通过复核结果与现场实际调查结果相比较,进而得出南王水库土石坝的渗流安全评价结论：南王水库坝体上游坝坡采用复合土工布防渗,下游坝脚设有反滤与排水棱体。上游坝坡采用复合土工布有效地减少了水库的渗漏量,坝脚设有反滤与排水棱体有效地降低了坝体浸润线,使浸润线到坝体下游部位渐趋平缓。大坝防渗设施较完善,坝脚反滤、排水棱体设施完善。经分析计算,各工况下,坝体渗透坡降均小于允许渗透,认为大坝渗流性态基本安全。     

土工合成材料在平原水库建设中的应用

在近几年平原水库的建设中，应用土工合成材料不但解决了坝基渗漏、坝坡稳定和坝坡冻胀破坏等技术问题，而且节省了投资。本文主要阐述了垂直铺塑技术、复合土工膜和聚苯乙烯保温板的设计方法、施工要点和发展前景。     

土工合成材料在平原水库建设中的应用

在近几年平原水库的建设中，应用土工合成材料不但解决了坝基渗漏，坝坡稳定和坝坡冻胀破坏等技术问题，而且节省了投资。本文主要阐述了垂直铺塑技术、复合土工膜和聚苯乙烯保温板的设计方法，施工要点和发展前景。     

某抽水蓄能电站上水库库底土工膜防渗设计研究

某地区新建的抽水蓄能电站,是日调节式抽水蓄能电站,由于地形原因导致此抽水蓄能电站的上水库天然水头差较小,需要库底回填,回填高度达到120m,工程量大且较为复杂,为了避免水库渗漏影响工程质量,水库的防渗施工采用HDPE土工膜进行,竣工后对库底回填区沉降位移、土工膜变形、局部结构稳定性进行有限元分析,根据分析结果进行局部加固施工,保证了工程质量,对类似工程施工有参考意义。