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.     

竹仙洞水库大坝渗流安全分析

根据竹仙洞水库的实际情况,通过渗流观测资料分析和渗流有限元计算分析,全面评价竹仙洞水库大坝的渗流安全状况。结果表明：竹仙洞水库灌浆防渗效果较好,坝体的计算浸润线较低,不会产生渗流出逸;在正常水位形成稳定渗流的情况下,渗流出渗坡降小于允许渗流坡降,且土坝后面接反滤排水棱体,浸润线均进入反滤体内,出口渗流是安全的。     

高面板堆石坝施工期防洪度汛的渗流问题研究

高面板堆石坝工程时常面临施工期挡水度汛的情形, 针对度汛期渗控体系不完善的渗流问题, 依托某高面 板堆石坝工程, 考虑坝体填筑、 防渗体系以及基岩分布等因素, 建立三维有限元计算模型, 并采用改进结点虚流 量法进行渗流场仿真计算, 得到不同度汛方案下坝体渗流场的水头分布、 浸润线和渗透坡降, 系统分析了施工期 挡水度汛情形的渗流场规律和特点。结果表明, 若坝体防渗体系不完整, 施工期坝体会引起显著的渗流问题, 易产生第二渗控线发生渗透破坏的危害, 应确保坝体挡水时渗控体系的有效性, 并严格控制第二渗控线的施 工质量。     

基于有限元的土坝渗流稳定性态分析研究

大坝运行中,各种条件均有可能发生变化,为能对土坝工程渗流性态进行安全评价,以月塘水库大坝为例,运用平面有限元软件分析大坝各工况下的渗流性态,计算得到大坝的渗流场,现状坝体水力坡降明显偏大,存在渗流安全问题,为此提出防渗加固措施,并分析加固后大坝的渗流性态,分析结果表明,采用水泥搅拌桩垂直防渗墙对大坝进行加固后,大坝渗流性态明显改善,可保证大坝在各工况下渗流稳定。有限元方法能够直观有效地反映土坝渗流性态,为大坝的安全评价提供依据。更多还原     

某水库复杂坝基沥青混凝土心墙坝渗透安全评价

某水库工程沥青心墙坝坝基存在砂卵砾石层渗透性强、河床断层、左岸绕坝渗流等防渗设计难题,为减少渗漏和保障工程运行安全,该工程坝体采用沥青混凝土心墙进行防渗,坝基及左岸古河槽采用固结灌浆及帷幕灌浆的方式进行防渗处理。针对坝体和坝基系统的防渗设计,通过三维渗流分析,确定了不同运行工况下水库的渗透流量,研究了坝体和坝基系统及周围山体的渗流场分布,结合渗透破坏试验确定允许水力坡降,对大坝防渗体系的有效性和防渗设计合理性进行了评估。结果表明,该工程防渗体系能有效防止水库发生明显渗漏,坝体下游渗流出逸点和坝基覆盖层不会发生渗透破坏。     

西霞院反调节水库土石坝段三维渗流有限元分析

通过建立西霞院反调节水库土石坝段三维有限元模型,模拟坝体和坝基防渗系统、下游排水系统、坝基地层等。首先,对比分析三维有限元法计算得到的渗流场结果与实际监测数据,验证了计算模型的可靠性和模拟计算结果的合理性,再利用三维有限元方法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透坡降、溢出坡降及渗流量进行计算分析,验证了坝体和坝基防渗排水措施的合理性。     

湖北省青山水库大坝渗流及稳定计算

本文对青山水库主、副坝断面进行了有限元渗流计算及下游坝坡抗滑稳定计算，计算结果显示：由于青山水库各坝心墙很薄，所以心墙处渗透坡降很大，可能发生渗透破坏；各坝坝壳与排水体交界位置的渗透坡降较大，存在渗流安全隐患；由于坝体及坝基的渗透性较大，渗漏问题比较突出；由于渗流的作用，当水库水位较高时，下游坝坡的最小抗滑稳定安全系数随水库水位的上升而下降较快，由此导致下游坝坡在水位较高时不能满足抗滑稳定要求。通过对青山水库大坝的渗流分析可知，对于薄心墙土坝，在心墙的下游侧渗透坡降很大，如不采取有效的反滤处理措施，则容易发生渗透破坏，该问题应该引起足够的重视。对青山水库大坝的抗滑稳定分析则揭示出渗流对于土坝下游坝坡的抗滑稳定影响很大，对任何土坝坝坡进行抗滑稳定分析时必须考虑渗流的影响。计算结果为青山水库主、副坝的工程处理提供了依据，也为其它土坝的渗流及稳定安全分析提供了可供借鉴的资料。     

帷幕灌浆及充填灌浆对水库除险加固的影响研究

土石坝渗漏破坏是病险水库中最常见的病种之一,设计及施工中应严格控制大坝渗流量及渗透坡降。针对烟庄水库渗漏问题,坝体采用粉质黏土充填灌浆、坝基采用帷幕灌浆技术进行防渗加固处理。采用两种有限元分析软件对土石坝进行数值模拟计算,对比分析两种软件计算的大坝渗流量、防渗墙底部坡降、出逸坡降,分析灌浆加固后土石坝的渗流及稳定特性。研究结果表明,粉质黏土充填灌浆、帷幕灌浆技术结合使用能有效降低大坝渗流量、抑制防渗墙底部渗透坡降、出逸坡降;加固后的土石坝渗流特性、坝体上下游边坡稳定性在各种工况下皆符合渗透稳定要求。其研究结果可为类似土石坝除险加固工程提供理论依据及技术参考,具有一定的实际应用价值。     

山湖水库大坝除险加固防渗设计

通过对山湖水库土坝除险加固防渗方案比选,设计采用了多头小直径搅拌桩防渗墙加固方案,并对该方案进行了布置与设计。经计算分析,在各种计算工况下,大坝下游坝坡最大出逸渗透坡降较加固前减小,为0.28,小于土的允许渗透坡降0.49,大坝渗透稳定满足规范要求,防渗效果明显。实施后监测结果：防渗墙后各观测点坝体渗流压力（水位）较同期的库水位均有明显下降,且波动较小,防渗墙起到了较好的效果,证明设计方案合理。     

纳子峡面板砂砾石坝渗流性态三维有限元分析

根据纳子峡水电站工程坝址区地形地质条件,建立了坝址区三维渗流有限元模型,计算分析了正常蓄水、设计洪水和校核洪水3种工况下坝体及坝基的稳定渗流场,获得了坝体和坝基的位势分布、坝体各分区的渗透坡降及渗透流量等。计算结果表明,在各种工况下坝体及坝基的渗流场符合一般规律,混凝土面板及防渗帷幕等组成的防渗系统可消减水头84%以上,其作用明显;混凝土面板及坝基防渗帷幕的渗透坡降较大,垫层、砂砾料区等的渗透坡降很小,坝体各分区的渗透坡降均小于材料的容许渗透坡降,大坝防渗排水系统的设计在技术上是合理的。     

基于流固耦合的富水软岩地层隧道排水方案研究

为研究富水软岩隧道最优排水方案,以甘肃省道S304线关山隧道为研究对象,基于流固耦合分析理论,建立了应力场和渗流场作用下的隧道开挖模型。借助SoilWorks有限元软件对隧道全排水、全封堵及堵水限排三种施工方案进行了模拟,并对孔隙水压力及水位线、位移场及应力场、围岩塑性区的分布规律进行了研究。结果表明:富水软岩隧道开挖时,采用堵水限排方案可以有效减小对地下水位的影响,经济效益显著;三种施工方案中,堵水限排方案隧道的拱顶沉降、隧底隆起以及地表下沉量最小,但围岩的应力最大,仰拱最大拉应力为全排水方案的2.2倍;全排水方案与全封堵方案围岩塑性区主要产生在仰拱,堵水限排方案围岩塑性区主要产生在边墙两侧,塑性区的范围较小。研究结果可为富水软岩地层同类工程排水方案的确定提供借鉴。     

地震作用下复合土工膜心墙堆石坝应力变形分析

复合土工膜心墙堆石坝是为了防止堆石坝渗流和应力变形问题而设计的一种新型坝体。以白龙江某复合土工膜心墙堆石坝为例,建立三维有限元模型,并利用MIDAS/GTS大型岩土分析软件,对正常蓄水期、正常蓄水期加8度地震烈度和无膜情况三种工况下坝体和复合土工膜心墙的应力变形进行了模拟,分析了地震作用下复合土工膜对坝体应力变形的影响。比较发现,复合土工膜在很大程度上抑制了坝体的应力变形。     

仙居抽水蓄能电站地下厂房振动 数值模拟分析与安全评价

厂房振动问题为抽水蓄能电站设计关键,以仙居抽水蓄能电站为实例,对地下厂房进行共振复核和振动反应分析评价,在总结国内外控制标准的基础上,提出了适用该工程的振动控制标准建议值。有限元计算分析表明,机墩结构竖向振幅稍大,需要在结构设计中予以关注;厂房整体结构和主要构件的共振复核满足要求,地下厂房发生共振的可能性较小。振动最大位移、速度和加速度响应幅值均满足所拟定控制标准要求,其中立柱结构的振动均方根加速度偏大,但频率计权加速度幅值较小,可满足要求。针对立柱等局部构件振动反应偏大的情况,探讨了局部加固措施对降低振动强度的有效性,为同类型厂房抗振动优化设计提供参考。     

南水北调中线渠系蓄量补偿运行控制方式

南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式,即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节制闸闸前。采用下游常水位运行方式,有利于按照最大过水流量进行渠道设计,使得渠道的超高最小,从而施工成本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上,提出了闸前常水位运行控制方式,并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为研究对象,在典型工况下进行运行控制仿真,并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比,从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。     

南水北调工程天津干线下穿京九铁路隧道工程设计

为研究和解决南水北调天津干线工程下穿京九铁路隧道施工安全问题,采用有限元软件对隧洞开挖过程进行分析计算,进行了隧洞防渗设计和铁路加固设计,最大限度地克服施工期间箱涵与铁路运营之间的相互干扰,保障施工安全。设计方案体现了临时支护拆除量少,成洞质量高、速度快,对列车限速时间短等特点,既减少了施工对铁路运营造成的影响,又保证了天津干线箱涵输水运行及检修安全。推荐的设计方案在京广铁路和津霸铁路上进行了推广使用。     

济南市历下区立交桥区域暴雨内涝积水模拟

城市下凹式立交桥因其桥下路面常低于周边区域地形,极易形成城市区域的"人为滞水点",在遭遇降雨时频繁发生内涝积水灾害,对城市交通、行人和车辆的安全构成了严重的危害。因此,有效模拟城市立交桥区域的暴雨洪水淹没程度,对城市防洪减灾和交通应急管理具有重要的现实意义,同时可以为解决城市内涝问题提供重要的科技支撑。以济南市历下区立交桥为例,采用Mike Urban模型和Mike21FM模型,依据研究区域数字高程数据,2007年7月18日黄台桥雨量站实测3h降雨数据以及不同重现期的设计降雨过程,对立交桥区域的暴雨积水程度进行模拟计算与分析。研究结果表明,2007年"7·18"暴雨发生时,济南市历下区立交桥桥下最低洼区域积水深度可达近1.95m左右,其积水深度高于济南市100年一遇暴雨的积水深度。     

施肥与灌溉对黑土区稻田氮素渗漏淋溶的影响

为明确东北黑土区稻田土壤氮素渗漏规律,在典型黑土区开展了基于农田水平衡的小区试验,分析了不同灌溉方式和施氮水平条件下稻田土壤渗漏水中三氮浓度变化情况,并结合农田水平衡方程计算出了不同水肥条件下的氮素淋失总量。结果表明,渗漏水中铵态氮、硝态氮和总氮浓度与施氮量呈正相关关系,控制灌溉和浅湿灌溉分别可以减少硝态氮渗漏浓度11.89%和14.15%;常规灌溉方式下每公顷每增加1kg施氮量(折合成纯氮),氮素淋失量增加0.117 5kg,控制灌溉和浅湿灌溉则分别增加0.035 9kg和0.055 7kg;在水稻全生育期,控制灌溉氮素淋失总量最小,平均为4.51kg/hm2,约是常规灌溉的1/3、浅湿灌溉的1/2。综合分析认为,浅湿灌溉是适用性更高的灌溉方式,理论合理施肥量为137.30kg/hm2。     

基于Kalman-BP融合的南水北调高填方渠道渗漏监测模型研究

针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题,设计了可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统,建立了高填方渠道渗漏状态监测的Kalman-BP融合模型。首先构建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台,将传感器设计成便携式可移动的锥形设备,对渗漏区域的温湿度、土壤含水率、GPS位置信息以及渗流等信息进行实时采集,再通过ZigBee和GPRS将多传感器信息进行无线传输;并结合流场渗漏检测方法,通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量;使用卡尔曼(kalman)算法对关联的物理变量进行滤波和估值;最后将多传感器数据通过BP神经网络进行渗漏状态模式识别,实现渗漏的状态预测,确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明,基于Kalman-BP融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差较小,达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态,可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非破坏性在线监测功能。     

基于AHP-灰色定权聚类的长距离输水工程闸门 应急调控方式研究

针对长距离输水工程,提出了应急调控过程中影响闸门调控效果的6项指标,包括调控时间、调控后污染范围、调控后污染物峰值浓度、调控成本、操作难易程度及调控对工程的影响;然后利用层次分析法建立和量化影响闸门调控效果的各项指标,并引入灰色定权聚类方法对闸门调控方式进行灰色分类,建立三角白化权函数,更能准确地确定闸门调控方式。最后以南水北调中线总干渠京石应急段起点至西黑山分水口之间的渠道为例,运用AHP-灰色定权聚类方法,确定了中线工程应急调控过程中较为合理的闸门调控方式为同步闭闸。     

大口径有压玻璃钢管当量粗糙度取值

针对大口径有压玻璃钢管当量粗糙度取值问题, 采用计算分析方法, 判别不同工况下大口径玻璃钢管道管内 水流流态, 验证了当量粗糙度对其水力计算的重要性; 在此基础上, 以新疆小洼槽倒虹吸管道为例, 利用齐恩公式、 哈兰德公式, 计算不同当量粗糙度取值情况下各工况的水头损失值, 将计算结果与实测数据作比较分析和误差分 析, 结果表明, 大口径有压玻璃钢管在一般工况下管内水流流态基本处于紊流过渡区, 大口径有压玻璃钢管道当量 粗糙度取值范围宜为0. 005~ 0. 01 mm。