深厚覆盖层上土石坝防渗墙损伤开裂精细化分析及防渗功能评价

混凝土防渗墙是覆盖层上土石坝坝基的关键防渗结构,由于防渗墙与覆盖层的刚度和尺度差异巨大,通常的数值分析方法难以保证精度,且现有基于强度的安全评价方法,无法适应防渗墙作为防渗结构而非承载结构的功能评价要求。本文提出了比例边界元-有限元耦合跨尺度离散、塑性损伤模型和内聚力模型分离描述压损伤和受拉开裂、破损后防渗功能目标评价的精细化分析方法,实现了深厚覆盖层上土石坝防渗墙的性态演化评价。研究结果表明:超深覆盖层上悬挂式防渗墙在两岸底部因近似垂直于岸坡的高压应力发生压损伤,类“外伸梁”的面内弯曲变形使靠近防渗墙两岸的顶部和底部区域产生坝轴向高拉应力导致槽段间出现竖向裂缝;在防渗墙两岸的上游侧局部设置辅助防渗措施,可有效降低防渗墙破损后的渗流量。本文方法揭示了混凝土防渗墙的损伤开裂模式,定位了防渗墙薄弱区域,评价了防渗墙损伤开裂对防渗功能的影响,量化防渗措施效果,实现了防渗墙从传统承载能力评价到功能性态评价的跨越,可为深厚覆盖层上土石坝防渗墙的安全评价和设计优化提供理论和技术支持。

“双电”法检测技术在新疆洼地水库超大面积土工膜渗漏检测的应用

土工膜防渗检测是防止库区渗漏的关键技术步骤,也是大型水库面临的重要工程问题。通过介绍电火花法和双电极法土工膜渗漏检测方法的工作原理、应用范围、操作步骤等,依托新疆阿克苏地区洼地水库工程,对超大面积水库库底及边坡进行实际应用检测,结果表明“双电”法检测精度准确、效率高,可精确发现水库土工膜铺设施工中的缺陷,减少水库运行期渗漏水量,消除了渗漏带给水库的安全隐患,为土工膜渗漏检测提供了技术支撑,为类似工程提供了借鉴。

托帕水库大坝沥青混凝土心墙设计及渗流特性分析

沥青混凝土具有防渗性能好和便于施工等特点,常作为水利工程的防渗材料。针对新疆托帕水库特有的坝址地形条件进行沥青混凝土心墙坝设计,详细阐述了沥青混凝土心墙的型式、布置型式、断面尺寸以及心墙与各部位衔接等方面的设计,并对已设计的沥青混凝土心墙坝进行渗流计算分析。结果表明:设计的沥青混凝土心墙坝结构合理,防渗设计满足规范要求。

TRD工法在赣江尾闾围堰防渗工程中的应用

赣江下游尾闾综合整治工程4支枢纽采用TRD工法对防渗墙进行施工,并针对重难点区段调整了施工工艺,该做法克服了地质条件复杂、砂卵砾石地层厚度大、防渗墙深度大等不利因素的影响,施工效率高且安全环保,取得了良好的防渗效果。

超深埋隧洞防渗排水措施与衬砌外水压力分布规律

高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型,并验证其在隧洞工程数值模拟分析中的正确性和有效性;其次,建立了考虑防渗排水措施的围岩-衬砌三维有限元模型,研究多种防渗排水措施下的隧洞渗流场及衬砌外水压力分布规律;最后,探讨了防渗灌浆圈与排水孔设计参数对外水压力分布的影响,提出了防渗灌浆圈与排水孔间隔布置的原则。研究结果表明:所开发的两节点排水孔线单元具有较高的精度,在排水孔数目繁多的模型中具有极高效率;排水孔数目越多、深度越大、排距越小,衬砌外水压力越低;排水孔能够有效降低衬砌的外水压力,而防渗灌浆圈降外压能力有限;在排水孔末端间隔一定厚度围岩后再施作防渗灌浆圈,可更有效发挥两者的降压作用。

碾盘山水利水电枢纽二期围堰防渗体系构建技术研究

为创造坝体干地施工条件及评价围堰防渗体系效果,本文以碾盘山水利水电枢纽二期工程左岸连接土坝为例,对新旧防渗墙接头处理进行优化设计,采用3种钻孔法对高喷墙的渗透系数进行试验检查与成果分析,通过水位观测及安全监测资料分析评价防渗体系整体防渗效果。实践表明本工程土石围堰防渗体系的防渗效果达到预期,可为其他类似工程提供借鉴与参考。

基于混凝土防渗填筑技术的水利大坝工程施工设计研究

针对水利大坝工程混凝土防渗填筑技术施工设计面临的渗透控制问题,研究提出了一种新的混凝土配合比优化方法。该方法通过科学配比混凝土材料,提高了混凝土的抗渗性能,从而有效解决了大坝混凝土渗透问题。研究结果表明,水利大坝水平位移在5个月后趋于平稳,最终位移量约为10 cm。大坝结构稳定,没有出现异常变形或潜在的安全问题。

装配式女儿墙与复合现浇结构多重防渗工艺研究

文章分析了装配式女儿墙与复合现浇结构在施工过程中出现的各种问题,并提出了解决方法,同时结合工程应用,研究总结出装配式女儿墙与复合现浇结构多重防渗体系技术。该技术通过三道封闭防水来解决渗漏问题,确保渗漏的防线进一步加强,确保了施工质量,也为项目带来了一定的经济和社会效益。

不同工况下水库大坝固化灰浆防渗墙防渗效果数值分析

针对山东东营孤东水库坝体渗漏问题,提出了大坝的防渗加固方案,对加固后的大坝渗流及稳定性进行数值计算。结果表明,固化灰浆防渗墙方案能很好地解决大坝渗漏问题,加固后设计蓄水位下出逸比降低于允许渗透比降。在水位骤降的条件下,大坝内部压力水头线下降,安全系数提高到1.40;在地震荷载的工况下,安全系数提高到1.32~1.44。加固后围坝的安全系数满足规范值,保证满足大坝的防渗要求,各工况的安全系数也都符合规范要求,可为类似加固工程提供可靠参考。

平原河网地区全库盆土工膜防渗水库膜下排水减压分析

平原河网地区地下水与河道联系紧密,在地质条件较差或有隔污等要求时建库,常采用全库盆土工膜防渗方案。为了满足土工膜抗浮稳定及防止气胀等问题,通过膜下布设排水管网进行排水减压。依托某引调水工程全库盆土工膜防渗平原水库,采用多孔介质渗流和管道流耦合的地下水流模拟方法,模拟复杂排水管网和库区岩土体共同作用的复合渗流场。通过对比不同排水方案、土层渗透性能等条件下的渗透压力分布表明,正交管网闭合小区内膜下渗透压力从小区中心向四周排水管逐渐降低,闭合小区内减压效果明显,坝脚位置膜下渗透压力明显高于库内区域,需增设坝脚排水管。淤泥质粉细砂层渗透性对膜下渗透压力影响较大,水库低水位运行期间应加强对膜下渗透压力的监测。研究结果可为平原河网地区全库盆土工膜防渗水库工程的渗控设计和安全运行提供参考。

细粗粒覆盖层对膨胀土边坡防渗效果数值研究

为了研究由一层细粒土层下覆一层粗粒土层组成的毛细阻滞护坡结构对膨胀土边坡防渗效果的影响,采用初应变法将膨胀土中湿度应力以类似温度应力场的形式施加到土体上,通过数值软件实现对膨胀土边坡吸湿膨胀的数值模拟,将等效塑性应变完全贯通作为边坡稳定性的判别准则。数值模拟结果表明:毛细阻滞护坡结构层形成强透水层,能有效防止降雨入渗,达到较好的护坡效果;0.5 m厚细粒土层+0.2 m厚粗粒土层组成的毛细阻滞结构护坡效果与1.5 m水泥改性土护坡结构相当。毛细阻滞生态护坡结构对膨胀土边坡有较好的护坡效果。研究成果可以为相关膨胀土边坡防护提供理论和设计依据。

基于改进流变元件模型的层状深厚覆盖层流变对面板坝结构性能影响的数值分析

在深厚覆盖层上建造面板堆石坝,除考虑水-土流固耦合外,还应考虑坝基流变的影响。为了更好地模拟坝基流变对大坝及渗控体系的真实受力,基于深厚覆盖层所呈现出的层状特性,首先改进新的流变元件模型H-KS以适应层状覆盖层,然后借助Comsol建立流变与流固耦合模型,最后按时间顺序计算了河口村面板坝各阶段的力学指标,分析了坝基流变对大坝及防渗体系的影响。结果表明:对于各向异性明显的层状坝基,采用H-KS流变模型能较好反映大坝各阶段的应力、变形和渗流实际情况,误差均在5%以内;计算结果相比不考虑流变的DuncanE-B模型,应力和变形均增大11.8%以上,部分增量对大坝结构的安全稳定造成影响;填筑期的沉降和应力总量占比达70%以上,但单位时间增量却较小,如沉降增量仅为0.015m/月;蓄水期的岩土体流变及流固耦合作用对大坝各部位强度和刚度影响最大,应力及沉降增长率分别为0.02MPa/月、0.038m/月;运行期的各指标增长率逐渐趋缓,最终趋于稳定,但变形和应力增量可能会导致主要结构失稳或破坏。混凝土面板-趾板-连接板-防渗墙是完整、有效的渗流控制体系,坝基流变导致防渗墙上部水平位移增大,整体强度降低;趾板和面板在中部有受弯破坏的趋势。层状岩土体流变具有时效性,该层状坝基的流变在蓄水后2~3a间基本完成,相应指标也趋于稳定。研究结果对层状覆盖层上的面板坝安全稳定体系的建立提供了理论支持。

地下车库抗浮加固处理方案对比研究

以贵州省某既有地下车库所遇抗浮问题为实例,根据该建筑周边环境勘察情况以及对病害位置检测结果,提出了采用底板固结防渗+结构补强相结合的综合抗浮加固方案,解决了地下水位变化引起的地下建筑抗浮不足问题。综合考虑建筑使用功能、预计工期以及经济性等影响因素,对采用全抗浮锚杆抗浮加固方案、底板自重抗浮加固方案与综合抗浮加固方案进行了对比,最终选择了综合抗浮加固方案解决了该项目抗浮问题。

外水压力作用下伸缩缝防渗体系数值模拟研究

基于内聚力模型,建立了复合型防渗体系的有限元计算模型,探讨了在外水压力作用下防渗体系的剥离破坏过程。研究表明,表面涂层厚度、嵌缝深度与防渗体系抵抗变形能力成正比;随着嵌缝深度的增加,防渗体系抵抗水压变形能力的增强幅度越小,涂层厚度对抵抗水压变形能力的增强幅度影响更小;防渗体系的破坏起始点有两处,当嵌缝材料厚度较小时,破坏起始点在聚脲表面涂层与混凝土的接合处;当嵌缝材料厚度较大时,破坏起始点在嵌缝材料与混凝土黏接层下部。通过定量分析,为抵抗1 MPa的水压,推荐内嵌材料深度至少1.5 cm、表面封闭层厚度至少2 mm。

上覆层填料物理力学特性对复合衬垫界面剪切特性影响研究

采用改进ZLB-1型三联流变直剪仪研究了填料特性对复合衬垫界面剪切特性的影响,得到上覆层填料不同物理力学特性在不同法向应力下的剪切应力-位移曲线。结果表明,黏土与砂土均出现了位移软化现象,且随含砂率增加,位移软化现象更明显;土工膜-钠基膨润土垫界面在复合衬垫界面中摩擦系数最低,且饱和状态下界面摩擦系数明显低于非饱和状态下界面摩擦系数。含砂率增加,复合衬垫界面间似黏聚力降低,似摩擦角先降低后增加再降低;含水率增加,似黏聚力和似摩擦角均先增大后减小。

复杂地质条件下水利工程高水位深基坑降排水施工方法研究

为了解决进口引江济淮工程施工中高水位深基坑降排水问题,对复杂地质条件下水利工程高水位深基坑降排水施工方法开展了研究。采用混凝土防渗墙技术对导向槽进行优化设计,提高防渗墙的防渗性能。利用真空预压地下水位测量方法为降水井的参数设计与位置设置提供水位参考。通过人工开挖探孔方式确定最佳降排水方案,并计算降水漏斗曲线的影响值。利用有限元软件模拟试验发现:该降排水方法在防渗墙高程为-36 m时能够达到最佳降排水效果,说明使用该方法能够阻隔基坑外水体渗入,且降水井能够将深基坑中的积水排出,有效地解决了进口引江济淮工程施工中高水位深基坑降排水难题,具有较好的实用性和推广价值。

基于伪随机场的面板坝运行期库岸渗漏成因分析

四川某混凝土面板堆石坝坝址区地形条件复杂,坝后量水堰处渗水量相比同类工程观测数据偏大,为此,基于饱和—非饱和渗流原理,利用自编程准三维渗流分析程序建立渗流分析模型,在伪随机场探测结果的基础上分别对导流洞封堵区、左岸防渗帷幕、止水及右岸渗漏通道进行敏感性分析。结果表明,导流洞封堵区渗水及左岸趾板下死水位以下的上层防渗帷幕失效是造成左岸渗流量增大的重要原因;左岸面板周边缝止水的不同失效性仅对面板附近渗压造成局部影响,表层止水对测点渗压影响更大;右岸存在渗漏通道时,右岸测点拟合效果更好,右岸山体渗流量增大,但量水堰处流量并未同等程度增加。

某化工园区地下水污染迁移及控制数值模拟研究

某化工园区潜水中氟化物超标,为控制受污染地下水扩散,沿下游河堤修建防渗帷幕。通过分析研究区水文地质条件,应用FEFLOW 7.0建立地下水数值模型,预测防渗帷幕修建前后受污染地下水迁移情况,并评估防渗帷幕污染控制效果。结果表明:化工园区受污染地下水在以粉砂、粉细砂等岩性为主的潜水含水层中迁移速度快,第200天时污染物对源强附近及下游大片范围地下水造成污染;在污染源下游沿堤修建防渗帷幕短期虽可有效阻断污染物持续迁移,但会导致污染物在帷幕前端聚集,一段时间后地下水污染羽会绕过防渗帷幕发生渗流污染,须配合其他治理措施综合控制地下水污染。

防渗帷幕深度对重力坝稳定的影响研究

本文主要根据拟定的重力坝结构和工况,针对防渗帷幕深度对坝基渗流的影响展开分析,利用GEO-sudio软件中seep模块计算重力坝扬压力,初步研究坝基的渗流,计算在不同设定工况下的坝体抗滑稳定性,找出随着帷幕深度的改变对安全系数变化规律的影响,并最终确立一种有利于坝体稳定合理有效的帷幕形式。计算结果表明坝体抗滑稳定安全系数是随着防渗帷幕的深度增大而呈逐渐增大的趋势。

水利工程中水库堤坝防渗施工探究——以阳江市江城区某水库为例

农业现代化进程不断加快,农田水利工程建设规模日渐扩大,水库堤坝项目逐渐增多,这对施工质量提出了更高要求,既要保证水利工程稳定可靠运行,还要防止渗漏、破坏问题的发生。从水利工程中水库堤坝渗漏的原因入手,对灌浆、防渗墙、监测等水库堤坝防渗施工方法进行分析,以阳江市江城区某水库除险加固工程为例,探讨水库堤坝除险加固作业过程及方法,在完成水库除险加固施工后,重新检查大坝抗洪能力是否满足规范要求、迎水坡面板水位变化区风化情况、防浪墙是否存在裂缝、溢洪道进口段於堵严重等问题,对坡顶至坡脚现浇C25砼护坡和背水坡表进行回填土作业,提升坝体稳固性和防渗性。通过科学制定除险加固方案,落实好水库大坝混凝土护坡、出口排水渠清淤疏浚等工作,充分发挥水库效益。