某尾矿坝渗流场数值模拟及坝体稳定性分析

尾矿坝坝体加高会改变库体堆填物的渗流特性,影响坝体的安全性。综合运用钻孔勘探成果和室内渗透试验所得渗透系数,建立了尾矿坝渗流分析模型,应用二维有限元数值计算软件GEO-SEEP,对某尾矿坝加高后的渗流场进行了计算分析。分析结果表明,天然工况下,加高后尾矿坝库区浸润线偏高,不利于尾矿坝的安全稳定运行。为此在优化加高方案中提出了加强排渗设施的初步方案,数值模拟结果表明,该方案能较好地降低坝体浸润线,提高坝体稳定性。在尾矿坝排渗设施布置时,通过渗流模拟可以检验排渗方案的合理性。     

冷清公路水库库岸桩锚加固后的渗流变化规律

以云南冷清公路岸坡为研究对象,建立库区边坡二维饱和-非饱和渗流模型,模拟锚杆(索)和桩加固后不同工况下岸坡渗流场演变规律,分析岸坡加固后浸润线及孔隙水压力变化规律。结果表明:相对未加固岸坡而言,由于加固区的渗流阻力增大及其导致的渗流路径改变,加固后岸坡内浸润线形状、位置分布和孔隙水压力分布发生了变化。从桩加固与锚加固的情况对比看,桩加固的阻渗作用较锚加固的阻渗效果差些。岸坡内孔隙水压力受库水位的升降、分析位置到库水或浸润线的距离、加固区渗透系数的降低及其渗透系数降低区的面积和形状等的影响,加固后岸坡滞后效应更明显。离库水面较远处,其孔隙水压力几乎不受库水位变化和加固措施的影响。     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

黏土斜心墙土石坝稳定性影响因素分析

以具体工程实例为研究对象,研究了黏土斜心墙防渗体在坝体中位置、上游坡度、渗透系数变化对斜心墙土石坝渗流和坝坡稳定的影响,以及坝高和黏土斜心墙高对坝体渗流及稳定性的影响,结果表明:斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度和坝高对坝体渗透稳定的影响甚微,但斜心墙渗透系数对坝体渗透稳定的影响较大,是影响坝体渗透稳定的关键因素;坝高对上游坝坡稳定的影响幅度相对较大,是影响上游坝坡稳定的关键因素,斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度、渗透系数对上游坝坡稳定的影响甚微;斜心墙在坝壳内的位置、上游坡度、渗透系数和坝高4组参数的变化对下游坝坡稳定安全系数虽然有影响,但影响甚微。     

基于AutoBank的土石坝渗流安全分析研究

土石坝渗流安全是影响大坝安全的重要因素,结合渗流观测资料对比分析,采用AutoBank软件,通过不同工况的坝体渗流分析及渗透稳定计算,得到某库水位时的实测浸润线与计算浸润线对比图、不同特征水位下的坝体浸润线、水压等值线图、截渗槽下游及下游坝脚渗透比降图,为土石坝渗流安全鉴定提供科学依据.     

坝基计算范围对平原水库结构渗流特性的影响

平原水库坝基透水层较厚,数值分析中透水坝基的计算范围对其渗流特性影响较大。以复合土工膜、混凝土截渗墙及二者联合防渗体的平原水库结构为研究对象,系统研究了均质土石坝体与坝基不同渗透系数比值、坝基计算范围和深度对坝体浸润线和总渗流量的影响。研究结果表明,以复合土工膜和截渗墙单独防渗时,稳定的浸润线位置和总渗流量存在临界坝基深度;联合防渗时,截渗墙不贯穿情况下浸润线整体随着计算深度的增加而降低,渗流量先增加后降低,在0.6倍坝底宽度时出现极值;坝基防渗结构未完全贯穿情况下坝基上游长度的增加会引起浸润线整体抬高。典型坝段算例表明,坝基深部存在渗透系数较大的沙性土层时,截渗墙的施工应贯穿沙性土层并达到和坝底宽度相关的有效长度,以减小渗流量损失和防渗墙底部的渗透破坏。     

密云水库九松山副坝渗流反演计算及安全评价

基于饱和-非饱和土力学渗流理论,运用GEO-SLOPE软件包SEEP/W模块对九松山副坝进行稳定渗流有限元计算。选取0+175、0+580和0+820等3个典型断面,结合渗流观测数据,通过当前库水位工况的计算,反演各筑坝材料渗透系数与空隙水压力关系曲线,复核汛限水位、设计水位及校核水位工况下的浸润线、渗透坡降及单宽渗流量等工作参数,结果表明坝体防渗设施运行良好,坝体渗透稳定,为后续大坝稳定性计算奠定基础。     

堰塞体浸润线的Monte Carlo模拟

浸润线的高低对堰塞体的渗透稳定至关重要,而堰塞体材料渗透系数往往具有很强的随机性,如果采用确定性模型则不能准确地模拟实际的渗流场及浸润线位置。本文利用Monte Carlo方法在堰塞体材料渗透系数满足对数正态分布的条件下,对唐家山堰塞体渗流场进行了300次二维随机模拟。结果表明,受材料随机性的影响,水头场、浸润线分布及渗透坡降场等均呈现随机特性,但和渗透系数场的随机性并非简单的线性关系,水头方差空间变化特性较为明显,越往下游其值越大;对比确定性模型,随机性模型中出逸点的计算结果更具统计意义,对工程防护中有一定指导意义;由于受边界条件影响较小,堰体中间部位渗流特性基本满足正态分布;浸润线逸出点处受边界条件影响较大,逸出位置分布集中,不服从正态分布,其余部位浸润线位置高程随机过程基本服从正态分布。     

面板堆石坝软质砂岩主堆料渗透性能研究

文中结合室内水平渗透试验与有限元数值模拟对坝体渗流特征进行研究,结果表明:板结层下部堆石区渗透系数远大于竖直方向渗透系数,渗流在每两个板结层之间水平流动,坝体内浸润线较高;设置"L"形排水带后,由于排水带渗透系数较大,坝内渗流沿排水带向下游流动,浸润线明显降低。     

(复合)土工膜防渗土石坝饱和-非饱和渗流特性

分别采用完全饱和渗流及饱和 非饱和渗流有限元计算理论,对(复合)土工膜防渗土石坝进行渗流场仿真分析,重点研究土工膜等效处理时不同厚度放大倍数下大坝渗流场变化规律,同时结合坝体土石料不同渗透特性,计算得到大坝渗流量和浸润线与土工膜厚度放大倍数之间的关系,并比较了按完全饱和渗流理论与饱和 非饱和渗流理论计算结果的差别。结果表明:在坝体土石料渗透特性相同的情况下,土工膜不同厚度放大倍数时浸润线仅在土工膜等效区有较大差别,在膜后坝体部位基本保持不变;大坝渗流量与土工膜厚度放大倍数及坝体填料的渗透特性相关,按饱和渗流理论计算所得的大坝渗流量大于按饱和 非饱和渗流理论计算得到的渗流量。     

6m高堆石坝坝体内的紊流渗流——现场测量、解析法和数值模拟求解

在挪威北部进行了一系列关于渗流、稳定和溃坝的现场试验,这些试验在不同材质的一系列土石坝中进行.其中一座均质堆石坝,长35 m,高6.3 m,坝顶宽2.8 m,在坝体内发生了紊流渗流.在假定坝体材料为各向同性的多孔介质的前提下,开发了紊流渗流的流量、浸润面的二维解析法,用CFD软件FLUENT进行了数值模拟计算,找出了最...     

对土石坝渗流安全监测仪器的几点认识

基于对目前国内外广泛用于土石坝渗流安全监测的两种仪器的分析 ,认为测压管由于迟后时间的影响 ,不宜用在监测土石坝浸润线和坝体内部渗透水压力的粘性土体中 ,但可用在渗透系数大于 1 0 -3 cm/s的无粘性土体内 ;渗压计是一种理想的渗流监测仪器 ,但应用时必须在专业人员指导下进行。     

各向异性渗流对堤坝稳定性的影响

在大多数边坡稳定分析中，对于浸润线下的水压力分布多按静水压力考虑，即假设水头等势线与浸润线垂直，水压力沿深度呈线性分布。本文使用条分法与有限元法，考虑非饱和区土体渗透性和抗剪强度，对水平渗透能力大于垂直渗透能力的土坝进行了渗流与稳定计算。计算结果表明：堤坝渗流的水平渗透性相对于垂直渗透性越高，浸润线越高，但水头等势线越倾斜，相应点处的孔隙水压力却会降低，从而导致稳定安全系数的升高。计算结果说明各向异性渗流是有利于边坡稳定的。当坝体渗流各向异性程度较大时，按照静水压力计算稳定，有可能导致错误的结果。     

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。     

基于IGW的各项异性地层渗流数值计算分析

渗流严重危害着水利工程,以往渗流分析集中在各项同性,但近些年对某些复杂地层的研究,发现地层渗流表现出强烈的各项异性,而且各项异性的危害性比各项同性更大。为了实现对土石坝各项异性地层的二维渗流场真实区域的数值模拟,利用IGW数值模拟软件,基于孔隙介质模型,求解土石坝各项异性地层的渗流场,对正常蓄水位渗流场进行模拟分析。结果表明,坝体浸润线随各项异性的增大而逐渐抬高,浸润线出逸点坡降逐渐变小;增加各地层渗透系数(K)值,地基渗透流量(Q)随渗透系数的增加而加大,浸润线逸出坡降也加大,结果可为土石坝各项异性地层渗流计算及工程所需的合理防渗措施提供依据。     

水位降落时土坝坝体渗流特性的交互式有限元模型

利用Fortran和Python语言联合开发ABAQUS有限元软件用户子程序,建立土坝非稳定渗流的交互式有限元分析模型。模型利用Fortran语言编写用户子程序,实现了坝体和坝基表面非线性动态荷载的施加功能,同时采用Python语言对子程序进行可视化处理,以交互的方式处理库水位降落参数实现降水过程。该模型利用流固耦合原理和强度折减法,对均质土坝库水位降落过程中的渗流场和应力场进行计算,通过与已有研究成果对比水位下降过程中浸润线最高点高程、坝体瞬态安全系数,并结合十里河水库大坝水位降落具体工程,验证模型的合理性。该研究成果可为库水位变动下的土坝渗流特性和稳定性计算提供方法,以及为中小型土石坝遭遇极端情况的风险分析和应急管理提供参考。     

土石坝各向异性渗流特性及对坝坡稳定的影响

基于饱和-非饱和理论,以均质土石坝为例,采用固定网格法,运用ABAQUS有限元软件分析了渗透特性各向异性情况下的浸润线、流速分布,将流场作为初始应力导入到坝坡的稳定性计算中,基本解决了坝坡渗流与稳定性分析耦合问题。计算结果表明,坝坡浸润线、下游溢出点随着各向异性的增大而抬升;坝坡安全系数随着各向异性程度的增大而减小,论证了考虑各向异性渗流特性的必要性。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙的有限元渗流计算

渗流问题是影响土石坝稳定安全的主要因素之一。由于目前良好的坝址在国内外的数量逐日减少,将要建设的许多大坝工程很可能设在非均质无限深透水地基上,因此,对于建在非均质无限深透水地基上的土石坝的渗流研究具有更加实际的意义。为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能地减少渗流量,本文采用ABAQUS有限元软件对不同深度的微透水防渗墙进行渗流分析。当防渗墙深度达到10倍的坝前水深时,渗流量减小的效果已不是很明显;当防渗墙深度为2倍的坝前水深时,渗透坡降就已经满足要求,土石坝的安全运行得到了保证。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙渗流控制研究

随着地质条件良好的坝址日益减少,许多水坝已经或将要坐落在非均质无限深透水地基或深厚覆盖层地基上,为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能减少渗流量,本文通过物理模型实验就非均质无限深透水地基上的土石坝微透水垂直防渗墙的深度对坝基渗流量的影响进行研究,得出了在非均质无限深透水地基上土石坝坝前水头不变的情况下的垂直防渗墙的有效深度.当悬挂式防渗墙深度大于10倍坝前水头后,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的深度大约为20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定.