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。     

两河口心墙堆石坝渗流特性及其控制方案

建立了两河口工程坝址区的三维渗流有限元模型,并计算分析了坝体及其坝基的三维稳定渗流场特性,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.分析了坝基防渗帷幕和左右岸防渗帷幕深度和长度变化及防渗帷幕和坝基岩体渗透参数对渗流场的影响.结果表明,坝体、坝基及左右岸坝肩的防渗措施均可满足要求.建议考虑坝基防渗帷幕仅截断3 Lu线以上岩体的防渗方案,并将左岸防渗帷幕的延伸长度减少50 m.     

高混凝土面板堆石坝竖缝止水失效时坝前粘土铺盖防渗作用分析

为探讨某高混凝土面板堆石坝在强震等作用下竖缝止水失效时坝前粘土铺盖的防渗作用问题,采用饱和—非饱和渗流有限元法构建三维有限元模型,分析了不同竖缝失效后竖缝处渗透流量明显增大,粘土铺盖坡降增大,但均在允许范围之内,粘土铺盖在止水失效时起到了一定的防渗作用;随着粘土铺盖渗透系数的增大,粘土铺盖阻渗能力减弱,坝体浸润线逐渐升高至失效竖缝的顶端,浸润线抬升速度逐渐变缓,粘土铺盖渗透系数对整个坝体的防渗体系起到重要作用;在坝高100 m对应高程以下竖缝全长全失效情况下,若坝体浸润线高程渗透流量满足渗透稳定要求,就不必做防渗修补工作,面板坝仍能正常运行。     

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。     

ABAQUS程序在某混合坝不同坝型接触面渗流分析中的应用

针对混合坝坝体边界较复杂致使边界条件施加困难,从而增加渗流计算难度的问题,利用大型通用有限元软件ABAQUS提供的用户子程序,对ABAQUS进行二次开发,对某混合坝不同坝型接触面进行渗流计算时,采用Fortran子程序对其施加孔压边界条件并进行渗流场分析。结果表明,该混合坝的防渗安全满足要求,进而证明提出利用二次开发施加边界条件可行。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

红粘土塑性混凝土防渗墙与覆盖层变形协调性及防渗影响研究

为探究单掺红粘土塑性混凝土防渗墙在云南省斜墙土石坝除险加固中的可行性,采用三维有限元法分析了云南省某粘土斜墙下红粘土塑性混凝土防渗墙的应力变形规律,计算中防渗墙及坝体的本构模型采用邓肯张E-B模型,对不同水位下的防渗墙进行模拟计算,探究校核洪水位、正常蓄水位和死水位下防渗墙及覆盖层的变形协调变化规律及防渗效果。计算结果显示,坝体、防渗墙及覆盖层的应力应变均在合理范围内,大部分顺河向变形协调性较好,墙体各应力值均未达到破坏值,且防渗效果显著。     

旱涝急转条件下土石坝渗流特性分析与安全控制

为分析旱涝急转条件下土石坝的渗流特性,基于非稳定饱和—非饱和渗流理论及其有限元方法,分析了长江中下游某粘土心墙坝在旱涝急转期间不同库水位上升速度下瞬时浸润线、等势线、渗透坡降等渗流要素的变化特性,建立了渗透坡降与库水位上升历时的经验关系,通过库水位上升速度判断坝体渗透安全性能,并计算了渗流安全控制条件下的临界库水位上升速度。结果表明,旱涝急转期间,随着水库水位抬高、上升速度增大,土石坝渗流场呈现规律性变化;利用库水位上升速度评价坝体渗流安全性能,对于旱涝急转条件下坝址区合理分洪调洪措施制定等具有重要意义。     

基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析模型

应用迭代解耦技术建立了基于无单元法的应力场与渗流场耦合分析计算模型并研制开发了计算程序。以矩形坝为例,计算比较了有无耦合作用时的坝体应力场和渗流场。结果表明,耦合作用时坝体的位移略小但分布规律一致;坝体的水平正应力分布差别较大,垂直正应力、剪应力和等势线变化较大,但分布规律一致。计算结果符合一般规律,用无单元法进行应力场和渗流场耦合分析是可行的。     

燕山水库土石坝右坝肩渗流场分布规律分析

针对燕山水库右坝肩渗漏问题,结合坝肩及其附属建筑物地质条件和防渗措施,采用三维有限元法构建了右坝肩三维渗流模型,分别模拟了不同工况下右坝肩的三维渗流场,并分析了防洪高水位下的渗流场分布规律.结果表明,模拟结果合理,右坝肩设置防渗帷幕十分必要.     

某水库副坝坝基渗漏成因分析及渗透稳定性计算

针对某水库副坝坝基长期存在的渗漏问题,在综合分析历次地质勘察结果的基础上,采用高密度电法对副坝进行无损探测,同时,采用有限元法对副坝渗流性态进行二维数值模拟,分析坝基渗漏对副坝渗透稳定性的影响。结果表明,副坝坝基渗漏主要是由于坝基存在强透水的砂砾石层;副坝坝基渗漏未彻底解决的主要原因是已采取的防渗措施不当或存在质量缺陷,1978~1979年实施的桩号0+678~0+700段沟槽防渗墙存在缺陷,2000年实施的灌浆效果不佳;防渗墙失效后,副坝坝基砂砾石层在校核洪水位工况下可能发生渗透破坏,建议进一步采用混凝土防渗墙对副坝坝基进行防渗加固处理。     

不同性态坝基帷幕对幕后环境变量的影响分析

坝基渗流主要受帷幕结构和防渗性能的影响,当其性态发生改变时可引起渗流场、化学场等的变化,并通过渗流量、扬压力以及溶液化学组分等反映出来。为定量研究幕后此类环境变量与帷幕性态改变之间的联系,建立了坝基渗流—溶解耦合模型反映幕后渗流场和化学场的空间分布,并通过局部和全局敏感性分析方法研究了坝基渗流量、幕后扬压力以及Ca2+浓度等环境变量受帷幕性态变化的影响。结果表明,各环境变量主要受帷幕防渗性能的影响,且该影响呈非线性,此特性也造成局部和全局敏感性分析结果略有不同。从性态参数间相互作用来看,无论对渗流场还是化学场,帷幕防渗性能与其他参数间相互作用较大,而帷幕宽度和深度与其他参数的相互作用较小。研究成果可为大坝防渗提供指导。     

复合土工膜防渗土石坝渗流安全监控指标拟定

复合土工膜作为一种质轻、强度高、价廉的防渗材料,应用于大型水库防渗工程时,需监测其防渗效果。以西霞院反调节水库复合土工膜斜墙防渗砂砾石坝为例,根据历史监测资料,考虑库水位、温度、降雨、时效的影响构建渗流统计模型,分别采用置信区间法与典型小概率法拟定膜后渗流安全监控指标。结果表明膜后渗压水位较低,总体上无明显变化趋势,复合土工膜防渗效果明显。采用置信区间法拟定该工程大坝渗流安全监控指标更合理,可实时监测渗流安全状态,提供准确预警,保障大坝安全稳定运行。     

水布垭水利枢纽岩溶体内防渗帷幕优化布置研究

水布垭水利枢纽坝址区岩溶化程度较高，结合其左岸防渗帷幕布置设计，针对岩溶介质中渗透水流的特点，建立了基于改进折算渗透系数法的岩溶渗流有限元数值计算分析模型。通过对不同防渗帷幕布置方案进行比较，较深入地分析了帷幕的长度和深度、岩溶管道以及岩层和帷幕的渗透性对渗流场的影响，提出了可节省22．5％防渗帷幕体的优化布置方案。     

古贤水利枢纽工程重力坝典型坝段地基渗流分析

古贤水利枢纽重力坝典型坝段地基地质条件复杂,剪切带发育多且渗透性较强,在上下游高水头差的作用下,具有潜在的渗透破坏,且影响防渗排水系统的渗流控制效应,因此选取了重力坝典型坝段,评价了地基的渗流场分布特征和防渗排水系统的渗流控制效应,对渗控体系进行了优化设计。结果表明,渗流经过防渗帷幕和排水孔的排水降压作用后,地基的孔隙水压显著降低,防渗排水系统的渗控效果显著;排水孔底和穿过剪切带的排水孔附近的渗透坡降相对较大,易发生渗透破坏;副排水孔和辅助排水孔的设置对坝段的单宽渗漏流量影响较大。     

非稳定渗流条件下含类泥质互层面板堆石坝稳定性分析

国外某水电站混凝土面板堆石坝施工期间,坝体分层碾压时层面形成类泥状物质,因无法彻底清除,从而导致堆石区80cm/10cm的互层。为分析类泥质互层对面板堆石坝坝坡稳定性影响,建立了含类泥质互层三维坝体渗流及二维坝坡稳定性分析模型,分析了非稳定渗流条件下坝体渗流场,研究了渗流作用下坝坡的稳定性。结果表明,蓄水及泄放洪期,类泥质互层对坝坡稳定性影响较大;滑弧底部基本是沿着类泥质夹层层面滑出;泄放洪期,水位骤降引起内水外渗,易导致坝坡失稳,因此提出控制水位下降速率以保证坝坡稳定性。