某土石坝加固前后渗流及坝坡稳定性对比分析

针对某水库土石坝渗漏问题采用了"黏土斜墙+贴坡排水"的加固方案.本文对加固前后土石坝稳定渗流期和非稳定渗流期的坝体渗流及坝坡稳定性进行了分析.结果表明:与加固前相比,土石坝加固后的渗流量及渗透坡降均有所下降,上游坝坡安全系数升高,下游坝坡失稳概率大幅度降低.加固后的坝体稳定安全系数满足规范要求,说明所采用的工程加固措施是有效的、可靠的.     

库水位骤降下混凝土防渗墙对心墙土石坝渗流稳定的影响

采用混凝土防渗墙对心墙土石坝进行加固,考虑坝体土料的非饱和特性,对加固前后土石坝在库水位骤降情况下的渗流稳定特性进行有限元计算分析,结论如下:当水位骤降时,加固前的坝体中孔隙水来不及排出,浸润线呈"上凸"状,坝顶向上游发生较大变形,上游坝坡形成贯通塑性区,坝坡抗滑安全系数较小.设置混凝土防渗墙后,心墙内的浸润线降低,坝顶位移和沉降变小,塑性贯通区消失,坝坡安全系数增加.计算表明,混凝土防渗墙与坝基相连,在坝体内部形成"纵向增强体",坝体整体刚度增强,抗渗性增强,坝体的变形得到有效限制,坝体的稳定性明显提高.     

土石坝除险加固渗流稳定复核研究

坝体的渗流稳定复核是判断土石坝除险加固设计是否合理的标准。采用GeoStudio软件的渗流分析模块SEEP/W和坝坡稳定分析模块SLOPE/W,对某水库土石坝除险加固设计进行渗流稳定复核,得到大坝上、下游坝坡在不同工况条件下的最小安全系数。计算结果表明,该水库坝坡稳定,除险加固设计合理。     

渗流应力耦合及库水位变动下中小型均质土石坝坝坡稳定分析

为研究库水位变动对中小型均质土石坝坝坡稳定性的影响机理和规律,根据非饱和渗流原理及刚体极限平衡理论的简化毕肖普法,对均质土石坝在渗流应力耦合状态及水位骤升和骤降工况下坝体渗流和上下游坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明:考虑渗流应力耦合作用影响,库水位骤升时,上游坝坡安全系数先以较快速度增大后缓慢增大最后稳定不变,下游坝坡安全系数先下降后缓慢上升较小幅度,最终趋于稳定;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先以较快速度减小后缓慢减小最后趋于不变,下游坝坡安全系数先不断增大后缓慢减小较小幅度,最终趋于稳定;水位骤升骤降的过程中,坝体上下游坝坡的安全系数均大于规范规定的最小安全系数,其抗滑稳定满足规范要求。该研究成果为中小型土石坝风险评估及后期水库大坝采取除险加固措施提供了参考。     

考虑渗流时滞及参数不确定性的土坝坝坡失稳概率分析

针对非恒定水力边界下土石坝体内复杂渗流场和坝壳物料不均匀分布对其坝坡稳定失效概率问题,提出了一种考虑土石坝渗流时滞及参数不确定性的坝坡失稳概率分析方法。综合运用Van Genuchten渗流模型与抗剪强度理论及毕肖普法,结合坝体内部渗流场与渗流的时滞相关特性,给出了基于均质坝坡稳定安全系数解析式与可靠性功能函数,利用Geo Studio平台融合Kriging模型优势,建立了土石坝坝坡稳定可靠度非侵入式随机有限元模型,并研制了其相关实施程序。工程实例分析表明,该方法较规范方法更接近大坝服役真实状况,相比蒙特卡洛法在其计算工时及收敛等方面优势明显,该方法亦可推广应用于不同水力边界条件下的复杂边坡稳定可靠度分析。     

基于GeoStudio的某土石坝整治前后渗流及坝坡稳定分析

针对由于下游排水棱体失效而导致某土石坝坝体浸润线比较高、坝坡安全系数不能满足规范要求的情况,通过削坡和重建排水棱体对其进行整治,再利用GeoStudio2007软件对该土石坝的稳定渗流期进行有限元分析,对比分析整治前后的渗流场和坝坡抗滑稳定性,验证了整治措施对坝体渗流和稳定性的改善作用。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

关村水库大坝渗流计算及稳定分析

土石坝渗流计算与坝体稳定分析是土石坝设计中的关键环节,文中通过对关村水库大坝进行渗流计算和坝坡抗滑稳定计算,为水库的除险加固工程处理提供了科学依据。     

刚性防渗墙提高土石坝坝坡稳定性的作用机理分析

通过依托大型非线性有限元软件ＡＢＡＱＵＳ,运用有限元强度折减法,分析了增建防渗墙前后土 石坝的渗流场、应力场的变化以及上、下游坝坡稳定安全系数的变化,探讨了防渗墙对坝坡稳定的影响 规律。结果表明:增建防渗墙可对坝体渗流场起到明显的截流作用,提高下游坝体的有效应力场,同时 也提高了下游坝坡稳定的安全系数,从而使土石坝坝体的整体稳定性得到增强;提出的三种失稳评价标 准在求解坝坡稳定强度折减系数方面具有合理性和适用性;选取适当刚度的防渗墙在增强坝体整体稳 定性同时能兼顾经济和安全。     

基于非饱和土理论的土石坝坝坡稳定分析

在对非饱和土特性及其对坝体材料强度的影响机理研究的基础上,结合实际工程,依托Geo-studio软件,比较仅考虑饱和土及考虑非饱和土对坝体渗流及稳定的影响。结果表明:考虑非饱和土情况下计算的最大渗透比降相对较小,坝体渗流量有所减少,坝坡稳定安全系数有所增大,更符合坝体实际情况。与此同时,在考虑非饱和土情况下,运用极限平衡法,对影响坝坡稳定安全系数的因素进行比较分析,表明摩擦角及容重对安全系数的影响比粘聚力大;防渗墙向前后移动对下游坝坡有一定的影响。研究结果可为土石坝优化设计及工程运行管理提供科学依据。     

库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析

库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。     

基于强度折减法及流固耦合的土石坝稳定性分析

为了使土石坝坝坡稳定分析结果更加符合工程实际,笔者先后使用ABAQUS有限元软件实现了以强度折减法求解坝坡安全系数,以渗流理论分析了土石坝的渗流稳定,以及求解了考虑流固耦合的土石坝坝坡安全系数。结果表明:有限元强度折减法比极限平衡法更合理、更准确,采用ABAQUS对非饱和土进行稳定渗流分析是合理的、可行的,考虑流固耦合求解土石坝坝坡安全系数更符合工程实际情况,所得结果更加准确。     

八角庙水库主坝加固渗流稳定分析

八角庙水库运行40多年来,主坝出现多处隐患。根据地质勘查的结果对坝体进行加固,通过对坝体加固前后有限元渗流和稳定分析结果可知,加固前心墙下游与坝壳料接触面比降很大,单宽流量几乎达到30 m3/(d.m),下游坝坡在任意一种工况下,安全系数均大于规范值。加固后坝体的单宽流量大大减少,下游坝壳土水平比降降低,防渗效果明显增强。上下游坝坡均处于安全状态。     

两岔河水库黏土心墙坝设计综述

结合地形地质条件和大坝规模、建筑物布置、施工条件、工程量及投资等进行比较分析论证,优选黏土心墙坝坝型。根据SL274-2003《碾压式土石坝设计规范》,对枢纽布置方案进行适当优化调整,并对坝顶高程、坝体渗流、坝坡稳定等进行详细计算分析。结果表明:在各工况下坝体单宽渗漏量较小,坝体浸润线渗流坡降较缓,坝体渗透比降为小于坝体允许渗透比降,不会发生渗透破坏,坝体渗流性态满足规范要求;坝坡稳定安全系数满足规范要求,坝坡稳定。     

土石坝砂岩压重除险加固处理坝坡稳定性分析

针对松坡水库均质土坝上游坝坡失稳问题,采用砂岩压重加固方案进行病险处理,并对加固前后大坝坝坡稳定性和稳定渗流期的浸润线及滑裂面分布进行论证分析。结果表明,与加固前相比,大坝加固后各工况条件下的安全系数有明显增加且均满足规范指标要求,坝坡稳定性得到全面提高。加固后,坝体内浸润线分布未发生明显改变,而滑裂面剪出口得到明显抬升,坝坡失稳概率大幅降低,加固修复效果显著。     

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.     

均质坝排水失效坝体自由面变化及坝坡稳定分析

为了研究均质坝下游排水褥垫失效情况下坝体自由面变化及其对下游坝坡稳定性的影响,通过有限元法对计算区域渗流场进行分析,得出的自由面和孔隙水压力等结果应用于下游坝坡的稳定性分析。实例分析结果表明:均质坝渗流场的分布由其下游排水条件决定;排水褥垫失效,坝体渗流自由面上升,饱和区范围增大,下游坝坡安全系数降低。     

水位骤降下土石坝的渗流和结构稳定分析

基于FredlundXing非饱和渗流模型和Morgenstern-Price极限平衡理论,对水位骤降下土石坝的渗流和结构稳定进行分析。结果表明,库水位骤降时坝体内浸润线未与坝前水位同时降落,坝体浸润线从上游至下游表现为先升高再降低,迎水坡安全系数明显降低而背水坡基本不变。     

基于渗流与应力场耦合下混凝土防渗墙对黏土心墙砂砾石坝体影响研究

目前,在土石坝除险加固工程中,塑性混凝土防渗墙得到了大量应用。借助有限差分软件FLAC3D,分析了防渗墙在渗流场和坝体应力场耦合作用下,防渗墙对土石坝在不同工况下的位移、应力、坝坡稳定影响。结果表明:(1)塑性混凝土墙能够很好地适应原黏土心墙砂砾石坝体的变形,优于刚性墙。(2)土石坝坝体内新增的塑性混凝土防渗墙对坝体位移影响极小,对坝体扰动较小。渗流与应力耦合和非耦合场对坝体位移影响差别较小,在静水压力作用下,黏土心墙砂砾石坝上游坝坡最大位移分布于水位线附近。(3)耦合场与非耦合场对坝体应力影响差别较小,坝体内部应力集中分布在上游黏土心墙坡脚处。防渗墙最大位移出现在墙高1/3~2/3处,与坝坡位移最大点分布高程接近。     

不同水位时防渗墙缺陷对土石坝稳定性影响分析

防渗墙的防渗效果直接影响土石坝的安全,而防渗墙缺陷又严重影响防渗墙的功效。利用GEO-STUDIO对不同水位情况下不设置防渗墙和有防渗墙缺陷的坝体进行稳定性分析。设置防渗墙前,随着库水位的降低,坝坡的安全系数随着降低,库水位不再变化时,坝坡安全系数逐渐回升。库水位下降速度越大,上游坝坡安全系数越低。假定防渗墙的四个土层均可能出现空洞,当缺陷所在的土层渗透系数越大时,防渗墙缺陷对坝体稳定性的影响越大,坝坡下游的安全系数偏小。在实际工程中,应改善施工工艺,防止防渗墙出现缺陷,进而对土石坝的防渗效果造成影响。