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.     

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.     

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.     

无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗研究

为分析坝基垂直防渗深度对渗流的影响,利用边界元法对无限深透水地基上土石坝的坝基垂直防渗问题,建立数学模型进行了计算。当进行垂直防渗计算时,无限深透水地基的部分边界难以确定。根据边界法的基本原理,假设从防渗墙以下的某一深度找到一条边界,当从该边界解出的未知量相对较小时,可近似认为所假设的边界就是其实际边界。分析结果表明,在同时满足渗透坡降和渗流量的情况下,建在无限深透水地基上的土石坝坝基防渗墙深度一般应选10~13倍水头。     

非均质无限深透水坝基垂直防渗墙深度对渗流影响的初步研究

目前我国很大一部分土石坝都修建在非均质无限深透水地基上,通过对非均质无限深透水地基垂直防渗墙模型不同深度的选取,得出在非均质无限深地基土石坝的坝前水深不变的情况下,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为6～10倍坝前水头时,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为18～20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定。     

深厚覆盖层弱透水层对防渗墙防渗效果的影响

在深厚覆盖层上建坝,坝基防渗是工程成败的关键。采用有限元软件Seep/w分析强、弱透水层二元结构深厚覆盖层上土石坝渗流问题,研究防渗墙深度及形式对大坝渗流量、坝基出逸坡降、防渗墙底部渗透坡降的影响规律,对比分析悬挂式防渗墙、半封闭式防渗墙、全封闭式防渗墙对坝基的控渗效果。计算结果表明:防渗墙穿过弱透水层,悬挂式防渗墙转为半封闭式防渗墙,坝基渗流、坝基出逸坡降显著降低(分别下降54.3%、70.0%)。因此,防渗墙和弱透水层联合防渗能显著提高垂直防渗墙的控渗效果,半封闭式防渗墙的防渗效果大大优于悬挂式防渗墙。二元结构深厚覆盖层上土石坝垂直防渗墙的最优深度为防渗墙刚穿过弱透水层(连续)时的深度;此外,研究还发现当防渗墙将要伸入弱透水层时,防渗墙底渗透坡降急剧上升,出现极大值,工程应用中应引起足够重视,防止发生局部渗透破坏。     

悬挂式微透水防渗墙的土石坝渗流计算

以往对于土石坝渗流计算都是假定防渗体是完全不透水的,这样的计算结果难免会出现偏差。本文通过赋予悬挂式防渗墙合理渗透系数的情况下,利用有限元法对无限深透水地基上的土石坝建立数学模型进行理论计算。通过对比两种悬挂式防渗墙方案,选取不同深度进行渗流计算和分析。结果表明:防渗墙的位置越靠近上游防渗效果越好,此时防渗墙的有效深度为6⁸倍的坝前水深。     

无限深透水地基上土石坝坝基垂直防渗的保角变换渗流计算

近年来,在无限深透水地基或深厚覆盖层地基上修建土石坝的水利工程日趋增多,且有很多采用倒悬挂式防渗墙进行渗流控制.对于这种坝型的渗流计算,尚缺乏精确而简捷的理论公式,常采用近似的估算或经验公式.本文采用保角变换的方法,通过建立数学模型推导出在均质且理想边界条件下,土石坝基垂直防渗的渗透压力、渗流量和出逸坡降计算公式.公式简单,不仅可以计算渗透坡降和坝基渗流量,还可以计算渗透压力的分布,且相对于有限元和边界元计算模型,其计算量要小的多,计算结果的精度也能满足要求.     

西藏老虎嘴水电站左岸防渗墙布置方案优化

老虎嘴水电站左岸为古河槽,覆盖层最深达203m,初步设计采用悬挂式防渗墙进行渗流控制.在深入分析左岸渗流场特性的基础上,对悬挂式防渗墙的长度、左端深度进行优化,选定满足渗流控制要求且面积最小的防渗墙布置方案.通过对优化结果进行分析可知,取消右下部防渗墙对渗透流量影响较小,防渗墙起坡点位置及防渗墙长度对渗透坡降影响较大.此外,确定了左副坝防渗墙的压力水头,可供验算垂直防渗墙的稳定性以及防渗墙的结构应力.     

无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响

采用边界元法研究无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响。土石坝坝基渗流量随铺盖的延长逐渐减小,并呈抛物线形分布;当铺盖长度达到一定值时,水力坡降稳定且渗流量的变化也不明显。由此,提出了建在无限深透水地基上的土石坝水平铺盖长度与坝前水头的关系。     

直接边界元法在无限深透水地基渗流中的应用

为新疆无限深透水地基土石坝寻求理论上较精确的渗流计算方法,采用直接边界元法,提出了对于修建在无限深透水地基上具有水平铺盖防渗体的土石坝渗流计算模型。通过对新疆多浪水库库区第四系全新冲洪积物覆盖层的渗流计算,对比计算和实测渗流自由面,验证了模型的可行性,可供设计人员参考。     

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。     

非均质无限深透水坝基不透水铺盖防渗体长度选取

非均质无限深透水地基上土石坝坝基的渗流控制问题目前尚未完全解决,工程中许多相关的实际问题均尚在解决之中。本文通过建立数值模型来分析计算非均质无限深透水坝基不透水铺盖防渗体长度选取,并用相应的模型实验来验证,理论计算和模型实验能够较好地拟合,从而得出在非均质无限深透水地基土石坝坝基渗流计算的基本方法,结果令人满意。