深厚复杂覆盖层上高土石围堰三维渗透稳定性分析

以某大坝深厚复杂覆盖层上的高土石围堰为例,运用三维渗流有限元理论及3D-seep计算软件,研究了围堰防渗墙的设计深度,研究发现单纯依靠增加防渗墙的深度并不能解决基坑渗流问题,也不经济,因此建议同时对左右岸岩体进行帷幕灌浆防渗处理。其次以帷幕防渗处理后左右岸岩体的绕渗流速与防渗墙底部的绕渗流速相等的原则,研究确定了帷幕灌浆的宽度。之后又对左右岸岩体和防渗墙的渗透系数进行了敏感性分析,得出左右岸岩体和防渗墙的渗透系数是敏感性参数,若能减小其渗透性,基坑渗流量将会明显减小。最后给出了推荐的围堰防渗方案,并对推荐方案的合理性进行了分析研究。     

新疆某水利枢纽上游围堰渗流数值模拟

通过利用岩土工程仿真计算分析软件GeoStudi02007,对新疆某水利枢纽上游围堰工程进行二维平面渗流分析计算。计算结果表明：当防渗墙深度由17m增加至20m时,围堰渗流量相应减小2．28％;当防渗墙深度由20m增加至25m时,围堰渗流量相应减小4．64％,增加防渗墙深度,对减小围堰渗流量的作用不大;当防渗墙深度为17m时,围堰总渗流量2．836m3／s。围堰下游出逸点附近比降在0．115～0．142范围内。分析计算成果可为围堰的防渗结构优化设计提供参考。     

深厚覆盖层土石围堰渗流稳定性分析

通过对新疆某水库工程上游围堰进行二维平面渗流分析计算,得出在不同悬挂式防渗墙深度下,围堰下游出逸点比降、单宽渗流量。计算成果表明:对于深厚覆盖层上的土石围堰,增加悬挂式防渗墙的深度,对减少渗流量、下游出逸点比降有一定的作用,但效果不明显。在满足围堰结构安全的前提下,适当的缩短了悬挂式防渗墙的深度,最终确定了悬挂式防渗墙合理深度为22m,对工程起到了节省投资、缩短工期的作用,为类似工程围堰防渗设计提供参考。     

深厚砂卵砾石透水坝基渗流控制方案研究

针对西南山区典型小河道深厚砂卵砾石地基渗流进行了系统研究和方案对比,结论如下:单位长度垂直防渗墙大于单位长度水平铺盖的渗流控制效果,4. 63 m水平铺盖长度相当于1 m防渗墙;采用联合防渗时,随着防渗墙深度增加,联合防渗中的水平铺盖长度对渗流量的影响逐渐降低;当联合防渗中水平铺盖长度超过3倍水头时,出逸坡降变化呈均匀下降; 10 m防渗墙的防渗效果等同于40 m水平铺盖+6 m防渗墙、30 m水平铺盖+8 m防渗墙、20 m水平铺盖+9 m防渗墙的联合防渗效果;山区小河道不建议采用封闭式垂直防渗,建议采用联合防渗。     

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究

无限深透水地基上巨厚覆盖层的渗流控制是大坝建设成败的关键问题之一。悬挂式防渗墙已在许多此类工程中使用,但其控渗效果和渗流机理的分析研究仍未达成共识。为了进一步研究悬挂式防渗墙的渗流机理和控渗效果,应用无限单元和有限单元结合法来模拟无限深透水地基,分析不同渗透系数、防渗墙深度和水头差时坝基渗流量和渗透坡降的变化规律,拟合出精度较高计算式,并通过渗流槽模型试验进行了验证。分析研究发现,悬挂式防渗墙在控制无限深透水地基渗透坡降方面效果明显,能有效遏制渗透破坏;在控制渗流量方面,悬挂式防渗墙深度越大效果越明显,但需要辅助措施联合控制才能实现经济合理、技术可行的目标。分析研究结果有利于进一步认清悬挂式防渗墙的控渗规律。     

土工膜防渗堆石坝渗流场影响因素有限元模拟

为研究覆盖层上复合土工膜堆石坝渗流场的影响要素,基于数值模拟,分别考虑防渗墙深度、覆盖层厚度和对应的覆盖层渗透系数3种因素对堆石坝渗透性能的影响。结果表明：（1）防渗墙深度和覆盖层厚度和渗透系数对坝体总渗流量影响最大。渗流量随防渗深度增大先缓慢减小而后急剧减小;（2）覆盖层渗透性较大时,需增大防渗墙深度才能起到较好的渗流量控制效果,如渗透系数为1×10-2cm/s时,相对防渗深度至少需要达到0.9以上,才能保证渗流量控制率大于75%;(3)覆盖层渗透系数与相对防渗深度在对数坐标上满足线性关系,提出的拟合公式可对堆石坝的渗流量控制效果进行评价。     

双河水电站拦河闸坝三维渗流有限元分析

结合ANSYS大型有限元分析软件,以双河水电站拦河闸坝为例,研究了深厚覆盖层及复杂地基情况下闸基的渗流特性,通过计算分析得出不同工况下各种组合的渗漏量、坡降、渗压随防渗帷幕深度变化情况。结果表明:在现有防渗措施下,墙后覆盖层内渗流量均不大,渗透坡降均很小,满足渗流稳定性要求,对覆盖层地基和两岸分别采用的防渗墙和帷幕灌浆防渗处理措施效果良好。     

覆盖层上面板堆石坝地基防渗墙深度探讨

随着大坝建设的发展,越来越多的面板堆石坝建立在覆盖层地基之上,防渗墙成为覆盖层地基中主要采用的防渗措施。由于覆盖层规模巨大,有时不得不采用悬挂式防渗墙。结合工程实例,采用有限元方法,分析不同防渗墙深度下,大坝和地基的水头线、渗流量以及水力坡降等渗流要素,从防渗墙渗流控制效果的角度探讨覆盖层地基中防渗墙的合理深度。结果表明：当覆盖层渗透系数较大时,防渗墙最好截断覆盖层插入基岩才能取得较好的防渗效果,当覆盖层无法被截断时,防渗墙深度取覆盖层深度的0.7倍较为合理。     

基于有限单元法的闸基防渗墙防渗效果分析

闸坝地基渗漏已成为坝基防渗设施老化所表现的重要问题之一。当渗流量危害到闸基安全时,再进行后期闸基防渗处理的难度就非常大,所以在设计阶段应当充分考虑防渗设施的设置及其效果。以四川广元昭化水电站为例,采用有限单元法建立闸基渗流计算模型,计算分析闸基前置防渗墙在深度、厚度变化时闸基渗流量和渗流坡降的变化规律,评价不同尺寸情况下防渗墙的防渗效果,分析结果可用于指导闸基防渗措施设计,也可为类似闸基防渗措施选取提供参考。     

考虑地层渗透性各向异性的堤防工程三维防渗结构优化分析

在透水地基上修建长堤防工程,堤基防渗结构的渗控效应直接影响堤防的安全运行。根据岷江干流虎渡溪工程库区长堤防工程地质条件,采用三维渗流分析方法,对堤基高喷防渗墙的布置结构进行优化分析。结果表明：高喷防渗墙可有效降低堤后地下水水位,减小库水向堤后低洼保护区域渗漏,但其渗控效应受防渗结构空间展布长度、深度与渗透性以及地层材料渗透性各向异性的影响。满足低洼保护区域不溢出要求的防渗墙最小展布长度随其布置深度的增大和施工质量的提高而减小,防渗墙渗透系数小于1×10^-5 cm/s并将透水性强的覆盖层截断时,其渗控效应明显,若进一步提升防渗墙质量和布置深度则效果不显著。防渗墙质量的提高对堤防渗控效应的提升受地层材料渗透性各向异性的影响较小,而布置深度增大在渗透性各向异性比较大时对渗控效应与防渗结构优化设计的影响较大。随着地层材料渗透性各向异性比的增大,防渗墙所需最小空间展布长度逐渐增大,由各向同性时的180 m增大到220 m,且当渗透性各向异性比较大时,可能有必要增加防渗墙布置深度。     

汉江兴隆水利枢纽一期土石围堰二维渗流分析

汉江兴隆水利枢纽一期土石围堰坐落在50~60 m深的覆盖层上,覆盖层上层为厚15~30 m粉细砂、含泥粉细砂层,抗渗稳定性差,下层为30余m厚的砂砾石层,透水性大。围堰防渗采用塑性混凝土防渗墙上接复合土工膜心墙方案。为了解方案的防渗效果,采用二维稳定渗流模型和理正渗流分析软件,计算比较了不同防渗墙深度对应的渗透出逸比降和单宽渗流量。结果表明,悬挂式防渗墙不能有效控制渗透出逸比降和渗流量,与下部相对不透水层接触的着底式防渗墙渗流控制效果显著。     

无限深透水地基上土石坝防渗墙位置对坝基渗流的影响

在无限深透水地基上修建土石坝,坝基防渗体常采用倒悬挂式防渗墙.垂直防渗墙的位置直接影响防渗墙深度和防渗效果,但以往的公式和经验不能明确其对坝基渗流量和渗透坡降的影响.为此,采用保角变换的方法,推导出无限深透水地基上土石坝坝基渗流量和下游出逸坡降公式,分析垂直防渗墙位置变化与坝基渗流的关系.以供设计人员参考.     

基于Midas的不同土石坝防渗体系效果分析

采用有限元软件Midas gts nx对斜心墙+水平铺盖和心墙+混凝土防渗墙两种土石坝常用的防渗体系进行渗流计算,分析两种防渗体系下土石坝的渗流压力水头、渗径、浸润线和渗流量。结果表明,斜心墙+水平铺盖防渗体系能有效延长渗径,降低坝体内部的浸润线高度;心墙+混凝土防渗墙能有效阻断渗径,减小坝体和地基中的渗流量,防渗效果较斜心墙+水平铺盖防渗体系更显著。因此,在覆盖层不深厚时,建议优先选用心墙+混凝土防渗墙体系对土石坝进行防渗处理。     

复杂地质条件下高挡水水头土石围堰设计

猴子岩水电站河床覆盖层深厚,层次结构复杂;大坝基坑达70 m,为国内外最深的大坝基坑;上游围堰设计挡水水头高达117. 50 m,为国内外复杂地质条件下设计挡水水头最高的土石围堰工程;基础混凝土防渗墙深达80 m,为国内外最深的围堰基础防渗墙。因此,设计中通过对围堰基础不同防渗深度下围堰渗流稳定分析及围堰建成后大坝基坑开挖过程中不同阶段围堰渗流稳定分析,选择安全合理的堰型及堰基防渗型式,为工程顺利完工创造了有利条件。     

新疆透水地基上土石坝防渗墙有效深度研究

新疆90%的水库为平原水库,其中很大一部分大坝修建在无限深透水地基上,坝基防渗体常采用悬挂式防渗墙来控制渗流.由于地基透水层很深,防渗墙的深度取何值时经济可靠,尚无文献可以查询.采用保角变换的方法,推求出无限深透水地基上土石坝垂直防渗墙深度与渗流量、渗透坡降的关系,得出了防渗墙的经济深度,可供设计人员参考.     

深厚覆盖层地基渗流控制措施效果数值分析

结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了地基防渗墙深度、铺盖长度及覆盖层土体渗透性等因素对坝基渗流控制效果的影响。结果表明:覆盖层渗透系数较大时,覆盖层成为大坝渗流的主要通道,防渗墙只有完全截断覆盖层才能取得较好的防渗效果;当采用悬挂式防渗墙时,防渗墙深度取其与覆盖层厚度之比为0.7左右时较为合理;单纯依靠铺盖不能有效控制覆盖层地基渗流;覆盖层渗透性是坝基渗流控制较敏感因素,其渗透系数大小及渗透各向异性均对大坝渗流场有一定影响。     

弱透水层深度对深厚覆盖层坝基渗控的影响研究

在深厚覆盖层坝基中不同深度处常含有单层、连续、等厚弱透水层,如何将防渗墙和弱透水层优化结合形成联合防渗体以减小防渗体的深度,值得深入探讨。采用Seep/w软件分析了强、弱透水层二元结构深厚覆盖层坝基的渗流量、出逸坡降、防渗墙底部坡降,探讨了不同深度处的弱透水层对坝基渗流影响的规律。研究发现,坝基中未设置垂直防渗墙时,弱透水层所处的位置越浅,越能有效降低渗流量、抑制坝基坡降;弱透水层所处的位置较深时,对大坝掺控则不利。坝基中设置垂直防渗墙时,较深的弱透水层与防渗墙形成的封闭式联合防渗体系,相比较浅的封闭式联合防渗体系,更能有效降低渗流量、抑制坝基出逸坡降。深厚覆盖层中弱透水层的存在能有效降低坝基控渗的成本。研究成果可为强弱透水互层的坝基掺控方案确定提供参考依据。     

三峡工程一期土石围堰性态观测

三峡工程一期土石围堰是前期工程的关键单项工程，在围堰运行期，对围堰堰体、柔性防渗心墙及渗流渗压状态进行监测和分析，掌握围堰运行全过程的工作性态，以确保围堰本身的安全以及三峡右岸一期工程的安全顺利进行。分析表明：围堰堰体的工作性态基本正常，变形在空间上协调；柔性防渗墙防渗效果明显，应力状态安全稳定；除局部地段渗流量较大外，渗流状态基本正常。目前围堰是稳定安全的。     

乌拉泊水库副坝混凝土防渗墙防渗效果分析

乌拉泊水库在利用混凝土防渗墙对主坝进行防渗处理后，解决了主坝渗流不稳定的问题，在此基础上于1999年至2002年又延长了混凝土防渗墙，对副坝进行了防渗处理。文中通过对防渗处理前后的测压管水位进行相关分析、位势分析、类比分析、防渗体有效系数分析，以及副坝排渗暗管排渗流量分析，认为副坝防渗墙防渗效果明显，有效解决了副坝渗流不稳定的问题。     

斜卡水电站面板堆石坝三维渗流计算分析

采用有限元法,对斜卡水电站面板堆石坝进行了三维渗流计算分析,讨论了面板、防渗墙出现裂缝及帷幕灌浆劣化、帷幕减薄对三维渗流场分布和渗流量的影响。计算结果表明,由于斜卡坝址覆盖层深厚(45~100 m),加之基岩渗透性强,防渗墙和帷幕上下游水头差大,正常运行方案渗流量可达0.642 m3/s。面板和防渗墙出现裂缝对大坝整体渗流场影响较小,而通过坝面和防渗墙的流量显著增大;帷幕劣化或变薄使坝基渗流量明显增加。加厚帷幕和减小其渗透系数是加强防渗效果的有效措施。