某混凝土面板堆石坝止水失效后的渗流场分析

以某混凝土面板堆石坝为例,运用有限元数值计算方法,研究了周边缝失效以及垂直缝的失效位置、失效缝宽、失效缝长对坝体内的浸润面、渗透流量、渗透坡降等的影响规律,判断出面板失效缝区下方垫层、过渡层的渗透坡降和渗透稳定性。结果表明,缝宽相同时垂直失效缝位置越低以及垂直缝位置相同时失效缝宽度越大时,失效缝区的渗流量越大,坝体越不稳定;特殊垫层区的渗透系数对周边缝的渗流量、渗透坡降影响较大。     

面板堆石坝垂直缝失效后集中渗流特性研究

面板坝结构缝是大坝防渗体系的重要组成部分，也是最薄弱环节，其一旦失效对大坝安全影响巨大。以某面板堆石坝为例，运用有限元计算方法，对垂直缝失效位置、缝宽、缝长及垫层区渗透系数等典型特征进行模拟分析，分析了止水失效后渗流场规律及其渗透稳定性。结果表明，单缝失效时，垂直缝位置、缝宽、缝长及垫层渗透系数等与各渗流控制要素呈正相关，其中缝长及垫层渗透系数的相关性最显著；多缝同时失效时，开裂面板处流量可应用单缝失效结果求和计算而得，且结果偏于安全。同时，建议垫层渗透系数宜取1×10^-5m/s或略小。结果可为类似工程设计、施工提供参考。     

不同面板缺陷下面板堆石坝渗透稳定性数值模拟研究

为研究不同面板缺陷联合库水位变动(库水位高程、库水位骤降速率、缺陷高程、缺陷尺寸)对面板堆石坝渗透稳定性的影响,以浙江省临海市某面板堆石坝为例,利用岩土软件Geostudio的Seep/w与Slope/w模块对含不同缺陷及不同库水位情况下的面板堆石坝进行了有限元分析,得到了渗漏量、面板后浸润线高程及上下游坝坡的安全系数变化规律。计算结果表明,库水位高程越高,面板坝坝后浸润线高程越高,坝体的渗漏量越大,上游坝坡安全系数越大,下游坝坡安全系数越小;当库水位高程低于缺陷高程时,完整面板坝与含缺陷面板坝的渗透稳定特性一致,当库水位高程大于缺陷高程时,库水位水平越高,面板坝后的浸润线高程越高,同时渗漏量也越大;库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,在库水位骤降经过缺陷高程时,坝体内部浸润线有个突然下降的过程;一旦面板发生缺陷,面板坝后的浸润线及渗漏量会出现较大的增长,安全系数下降幅度也较大,缺陷高程越高,面板坝后浸润线高程及渗漏量越大,安全系数也越小;缺陷尺寸越大,面板后的浸润线高程及渗漏量也越大,安全系数越小,但变化幅度较小,同时,上游坝坡的安全系数整体上要大于下游坝坡。     

方溪面板坝面板缺陷渗流特性及静动力稳定性数值模拟研究

针对目前面板缺陷下的面板坝渗流特性及静动力稳定性研究较少的问题,以方溪面板坝为例,利用Geo-studio软件建立了面板及缺陷有限元计算模型,数值模拟了不同缺陷情况及不同库水位情况下的面板坝动静力渗透稳定性,得到了坝体内部浸润线变化及坝体上下游的静动力安全系数变化规律。计算结果表明,缺陷的产生使面板处出现了渗漏通道,较完整面板来说大大抬升了面板坝内部的浸润线,主要浸润线抬升部位在靠近面板处,在下游坝坡处浸润线区别则较小;缺陷尺寸越大且缺陷高程越高,浸润线的高程越高,坝体渗漏量越大,但缺陷尺寸的影响小于缺陷高程的影响;上游坝坡的静力安全系数整体上随库水位的升高而上升,下游坝坡则相反。库水位水平高于缺陷高程时,缺陷高程越高,缺陷尺寸越大,安全系数则越低,同时上游坝坡的静力安全系数大于下游坝坡的静力安全系数;缺陷面板遇上地震工况时,上下游坝坡整体安全系数明显下降,下游坝坡在部分工况下处于失稳状态。研究成果对于面板坝灾害防治有一定积极意义。     

金佛山混凝土面板坝二维渗流计算分析

针对渗透水流对土石坝坝体、坝基的渗透破坏危害性极大问题,以金佛山水电站混凝土面板堆石坝为例,根据地质条件和渗流控制特点建立平面二维有限元计算模型,模拟了坝体在不同水位组合条件下的渗流场,研究了渗透破坏的可能性,并分析了防渗帷幕及坝基渗透系数的敏感性。计算结果表明,各种水位组合下混凝土面板及防渗帷幕起主要阻水作用,水力比降大,渗流场分布对防渗帷幕及坝基渗透系数不敏感,渗流流量相对敏感,为坝坡安全性和渗流稳定性评估提供了依据。     

面板开裂对大坝渗流特性影响的有限元分析

面板堆石坝工程中混凝土面板常会出现不同程度的裂缝,可能对坝体防渗造成安全隐患。通过合理模拟不同深度、类型、位置、大小及分布的面板裂缝进行大坝渗流场的有限元分析,获得面板裂缝对大坝渗流量及浸润线等渗流要素的影响规律。结果表明,面板裂缝未贯穿时,对坝体渗流特性影响很小;单一贯穿性裂缝会显著影响局部水头线分布,且与裂缝位置和大小明显呈正相关;多裂缝条件下,大坝渗流量明显增大,浸润线明显抬高。研究成果可为实际面板堆石坝工程防渗设计与运行管理提供参考。     

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。     

耿湾淤泥堆场粘土斜墙坝稳定渗流场有限元分析

耿湾粘土斜墙坝防渗体系的效果直接影响坝体安全稳定,根据耿湾堆场粘土斜墙坝设计剖面,构建了渗流分析数值模型,采用固定网格有限元非饱和渗流分析方法,计算了坝体稳定渗流场,分析了其防渗体结构、筑坝材料渗透系数对坝体渗流场的影响,并建议采取反滤防护工程措施保护下游可能出现的出逸面坝坡。计算结果表明,坝体防渗体系有效可行。     

视声一体化渗漏探测技术在面板坝渗漏检测中的应用

面板坝建设常出现大坝渗漏、面板破坏、结构性裂缝、止水失效等问题,其中大坝渗漏是面板坝最突出问题之一。因面板坝防渗体位于坝体上游面,渗漏检测面临漏点分散、深水等难题。为提高面板坝渗漏检测效率,提出一种集声纳查漏、水下机器人高清摄像及喷墨示踪、连通性试验及水化学分析等多种手段融合的视声一体化渗漏探测技术,该检测技术在蓼叶水库渗漏检测中的成功应用,可为类似面板坝渗漏检测提供借鉴。     

心墙构造特性对土石坝稳定性的影响分析

基于Geo-studio研究了粘土心墙防渗体渗透系数、心墙高度和心墙上游坡度变化等构造特性对土石坝渗流和坝坡稳定的影响,采用影响因素正交组合试验设置不同的心墙构造特性参数及其因素水平组合,以坝壳下游渗流流速、心墙浸润线逸出比降和上下游坝坡稳定最小安全系数作为评价指标筛选出心墙最优的特性组合。结果表明,对坝体渗流稳定影响的显著水平依次为心墙渗透系数心墙高度心墙上游坡度;对坝坡稳定影响的显著水平依次为心墙高度心墙渗透系数心墙上游坡度。根据心墙构造因素的显著性分析结果,方案4(A2B1C2)为最优心墙构造特性组合。     

阴坪水电站泄洪闸深厚覆盖层地基渗流分析

分析深厚覆盖层条件下大坝的渗流特性,对于保证大坝防渗体系及工程整体安全有重要意义。结合ANSYS大型有限元分析软件,以阴坪水电站为例,研究了在深厚覆盖层及复杂地基情况下,闸基在各典型工况的渗透特性,并对各覆盖层渗透性、防渗墙深度及水平铺盖长度进行了敏感性分析。结果表明,各工况下的渗流参数符合规范要求,对于阴坪水电站深厚覆盖层基础,采用垂直混凝土防渗墙加水平铺盖的防渗措施安全有效,渗流量与渗透坡降均很小,满足渗流稳定性要求。研究成果可供类似工程参考。     

高心墙堆石坝混凝土垫板应力分析及分缝设计

心墙堆石坝坝基混凝土垫板应力值较高,垫板有可能开裂而导致心墙与垫板接触渗流破坏。以高261.5 m的糯扎渡土质心墙堆石坝为模型,通过三维有限元计算分析,研究了高心墙堆石坝混凝土垫板的受力机理、应力分布规律及合理的分缝方式,得出垫板在顺坝轴线方向总体处于压应力状态而在垂直于坝轴线方向会出现明显拉应力,由此提出在反滤层与心墙交界部位及在顺坝轴线方向主动设置结构纵缝的工程措施,从而大幅降低垫板拉应力,避免了垫板开裂。     

深覆盖层高面板堆石坝连接板型式优化分析

以金沙江塔城水电站深覆盖层高面板堆石坝为例,采用三维有限元数值方法,研究了在100m级深厚覆盖层上建200m级超高混凝土面板堆石坝坝基与坝体防渗系统的连接采用连接板型式时,坝体各防渗结构及接缝的应力变形情况,并对可行方案进行了优化分析。结果表明,塔城深覆盖层高面板堆石坝各防渗结构及接缝的应力变形与同类坝相比是合理的;三种方案中,设置三块等长连接板时,防渗体系各接缝的剪切变形最小,为最优方案。     

基于AHP-GA的某混凝土面板堆石坝渗透参数反分析方法

针对仅以水头观测资料进行渗透系数反分析存在结果不唯一的问题,引入渗流量观测资料建立以水头和渗流量的误差加权平方和作为目标的函数,提出了基于层次分析法(AHP)和遗传算法(GA)的某混凝土面板堆石坝渗透参数反分析方法。先通过BP神经网络建立介质渗透系数及边界水位与计算水头和渗流量之间的隐式映射关系,将水头和渗流量等数据的各项误差归一化后构造目标函数;然后应用AHP计算目标函数中水头和渗流量测点误差项的权系数,利用GA进行全局寻优,求解带有约束条件的多目标优化问题;最后,应用提出的方法反演分析了某水电站面板坝的渗流场,得到了坝体和坝基材料的渗透系数。结果表明,该渗流反分析方法收敛快、计算效率高且拟合的测点水头和渗流量与实测值吻合好,渗透系数符合实际。     

高分子聚合混凝土作为高堆石坝防渗膜垫层的液胀抗渗及渗漏排水试验

针对高堆石坝防渗膜垫层选用颗粒和水泥无砂混凝土在水压力作用下存在的不足,采用高分子聚合混凝土作为高堆石坝防渗膜垫层,通过液胀抗渗试验和缺陷渗漏排水试验,分析了土工膜的液胀抗渗性能影响因素及土工膜存在缺陷时的渗漏量。结果表明,高分子聚合混凝土垫层存在破损时对土工膜的变形影响最大,其透水性能满足缺陷渗漏的排水要求。     

姜唐湖闸基渗流特性和优选渗控方案研究

运用有限元，对姜唐湖进洪闸成层地基三维渗流场进行求解，得出闸基渗流场等水头线的分布规律。重点对该闸设计防渗体系中的水平混凝土铺盖和垂直混凝土地下连续墙的防渗作用进行了论证分析，得出该闸可以去铺盖而加强地下连续墙的优选渗控方案的结论。