非稳定渗流条件下含类泥状夹层面板堆石坝三维渗流分析

本文依托国外某混凝土面板堆石坝工程,坝体分层碾压时层面形成类泥状物质而产生堆石区80cm/10cm的互层,针对类泥质互层影响面板堆石坝渗流稳定问题,调查现场勘察资料,结合施工报告,建立相应的概化三维渗流有限元模型。开展蓄水及泄放洪工况模拟,选取典型剖面,分析了非稳定渗流条件下坝体内水头、孔压以及浸润线的分布情况,统计研究坝体的渗流规律、渗透比降及渗漏量,并据此对大坝安全性状进行评价。结果表明,类泥状物夹层对大坝渗流场影响微弱,大坝发生渗透破坏的可能性很小,但仍需加强监控坝体的防渗效果与质量。

锦屏二级水电站引水隧洞三维渗流分析

锦屏二级水电站位于四川省雅砻江干流锦屏大河湾上,利用大河湾之间的水位落差,凿洞引水发电,是雅砻江上装机规模最大的水电站。其引水隧洞长约18～20 km,并具有超深埋、大直径特点。工程地质和水文地质条件极其复杂,采用反演分析方法来修正确定水文地质参数;由于研究的范围很大,而隧洞尺寸相对很小,计算模型采用大模型和小模型相结合的连续介质模型,对大结构面如断层则采用薄断层导水单元来模拟其导水率。通过计算分析研究,预测引水隧洞在施工中的最大渗水量,评价、分析和讨论了隧洞开挖和形成后对周围环境的影响,为设计施工提供参考依据。

大石门水利枢纽工程左岸古河槽防渗措施三维渗流分析

大石门水利枢纽工程左岸205 m巨厚砂砾石层古河槽,水库蓄水后存在渗漏问题。通过三维渗流计算方法对左岸古河槽进行渗流稳定计算分析,模拟选取的防渗帷幕布置,分析防渗措施的长度及渗流参数对渗漏量的影响,为防渗措施方案的选择提供了指导意义。

西南某水电站雾化区边坡三维渗流分析

以西南某水电站为例,依据坝址区工程地质条件构建了边坡三维模型,模拟了地形地貌、岩层分级和主要地质结构面,借鉴锦屏一级等类似工程资料确定雾化雨强度和影响范围,以年均河床水位与地下水位为控制边界条件进行三维饱和非饱和降雨入渗计算。分析渗流结果表明,坡面平缓和坡脚处的压力水头明显上升,距离坝址越远雾化降雨对边坡影响越小。该方法结果合理,实用性强。

南丙河水库黏土心墙土石坝三维渗流分析

鉴于二维渗流计算无法从宏观实际表达实际渗流量和渗透特性,基于南丙河水库心墙坝地勘及水文资料,利用河海大学渗流实验室研发的三维渗流控制分析有限元计算程序,对大坝进行渗流分析计算。计算结果表明:坝体心墙及两岸帷幕对水头的消杀作用明显,防渗效果较好;正常蓄水位条件下,坝体、坝基及两岸绕坝渗漏量约62万m3/a,为水库正常库容的2.6%,为坝址处多年平均年径流量的0.85%,不影响水库正常蓄水。

泉水沟尾矿坝三维渗流分析及渗透稳定性研究

针对设计方案计算分析了4种干滩长度运行工况下的尾矿库渗流场分布情况以及坝体浸润线埋深规律,为尾矿坝的各种运行工况下的渗流场渗流量预测计算,提供了一个较合理的模型和本尾矿坝各部分的渗流计算参数,对坝体设计、排渗设施提出合理性建议。

材料非饱和对尾矿库三维渗流影响分析

基于非饱和土渗流理论,针对云南省一尾矿库,采用MIDAS/GTS NX有限元分析软件建立了尾矿库三维渗流有限元模型,得到了正常工况和洪水工况下尾矿库浸润面位置和孔隙水压力分布规律。并在此基础上,将考虑材料非饱和特性渗流计算结果与不考虑材料非饱和特性渗流计算结果进行了对比分析,初步探讨了材料非饱和特性对尾矿库安全稳定运行的影响。结果显示,材料非饱和特性对尾矿库渗流规律的影响显著,不利于尾矿坝的安全稳定运行。

利用退出煤矿修建抽水蓄能电站的地下厂房及复杂巷道群三维渗流规律研究

针对退出煤矿修建抽水蓄能电站地下厂房及复杂巷道群的三维渗流分析与控制关系着地下空间长期渗控安全性,是目前利用退出煤矿修建抽水蓄能电站所面临的关键技术问题之一,考虑下水库(巷道群)不同围岩的加固方案,结合上水库、主厂房及煤矿采空区的空间位置,建立龙东煤矿复杂地下空间的三维渗流分析精细化有限元模型;开展了施工期及运行期各典型工况的三维渗流场分析,得到不同工况下地下巷道群的外水压力、地下厂房区外水压力、渗流量等重要设计参数;精细模拟抽水蓄能电站中的众多排水孔幕,开展各种可能不利情况下的渗流场计算,优化确定最优的排水孔幕间距。研究结果对退出煤矿建设抽水蓄能电站的渗流分析及渗控优化设计具有重要的指导意义。

阿尔塔什水利枢纽工程坝体三维渗流有限元计算分析

鉴于阿尔塔什水利枢纽坝址区面临河床覆盖层深厚,砂卵砾石层渗透性强,两岸基岩均有断层带、高地震烈度等诸多设计难点,该工程河床段采用混凝土防渗墙,两岸采用趾板、固结灌浆、帷幕灌浆,坝体采用混凝土面板,并提出相应压实指标,封堵断层带等措施进行防渗堵漏。通过建立三维模型进行渗流计算分析。结果表明:当满足设计要求的渗控标准后,工程防渗系统、坝体、坝基覆盖层及两岸坝肩岩体的孔隙压力、水头分布合理,水头等值线在防渗系统等处较为密集,水流在通过防渗系统后上游水头明显折减;覆盖层及下游出逸点的最大水力比降均小于允许比降;灌浆帷幕伸入两岸长度符合规范要求,坝料分区、断层封堵及坝基处理较为合理。

防渗墙裂缝对沥青混凝土心墙坝坝基渗流的影响分析

以某深厚覆盖层沥青混凝土心墙堆石坝为例,通过建立三维有限元模型进行渗流分析,研究其防渗墙裂缝宽度及裂缝型式对坝基渗流场的影响。结果表明,防渗墙完好条件下,坝基渗流量及渗透稳定性满足规范要求;随着防渗墙裂缝宽度以及裂缝条数的增加,大坝防渗截面的总渗流量显著增大,除裂缝外其余部位渗流量均有所减小,坝址下游溢出点土体发生渗透破坏。

构皮滩双曲拱坝坝基三维渗流场分析

采用固定网格的结点虚流量法对构皮滩拱坝坝基进行了三维渗流场分析 ,重点考虑了渗流自由面、逸出面和排水孔幕的正确模拟。计算成果较好地反映了坝基实际渗流状态 。

长江堤防三维随机渗流场研究

给出分析各向异性非均质稳定随机渗流场问题的三维有限元模型;结合实际工程问题,统计分析长江荆南干堤土性参数的分布特征,通过Kolomogorov-Smirnov统计检验表明,渗透系数呈高斯分布假设可以接受。通过对长江荆南干堤随机渗流场的三维有限元统计模拟的数值分析,研究长江荆南干堤渗流场的各种随机特性,并进一步对随机模拟结果进行统计检验,验证模拟结果的合理性。在实际的分析研究中把上下游水位的随机波动引入三维有限元的随机分析模型,分析上下游水位的变异性对渗流场矢量的随机干扰和边界条件的随机性对随机渗流场分析结果变异性的影响。在此基础上进一步考虑施加诸如垂直截渗墙、下游导渗沟等抗渗措施后其作为复杂边界条件的扰动,在与场内土性参数的变异性共同影响下,对渗流场水头势分布的随机干扰特性,并与相应的确定性稳定渗流场问题的结果对比,证实随机渗流场研究的必要性、可行性及实用性,实现对长江荆南干堤的三维渗流场的较为全面的随机场模拟及特性分析,分析得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的,所研制的程序是适用的。

堤防工程三维随机渗流场理论及研究

给出分析各向异性非均质稳定随机渗流场问题的三维有限元模型;结合实际工程问题,统计分析长江荆南干堤土性参数的分布特征,通过Kolomogorov-Smirnov统计检验表明,渗透系数呈高斯分布假设可以接受;通过对长江荆南干堤随机渗流场的三维有限元统计模拟的数值分析,研究长江荆南干堤渗流场的各种随机特性,并进一步对随机模拟结果进行统计检验,验证模拟结果的合理性;在实际的分析研究中把上下游水位的随机波动引入三维有限元的随机分析模型,分析上下游水位的变异性对渗流场矢量的随机干扰和边界条件的随机性对随机渗流场分析结果变异性的影响。在此基础上进一步考虑施加诸如垂直截渗墙、下游导渗沟等抗渗措施后,它们作为复杂边界条件的扰动,在与场内土性参数的变异性共同影响下,对渗流场水头势分布的随机干扰特性,并与相应的确定性稳定渗流场问题的结果对比,证实随机渗流场研究的必要性、可行性及实用性。实现了对长江荆南干堤的三维渗流场的较为全面的随机场模拟及特性分析,分析得到的结论通过统计检验并结合实测工程数据对照证明是可靠的,所研制的程序是适用的。

基于Underflow-3D的灰坝渗流计算

灰坝的渗流控制技术是保证坝体稳定的关键,通过自主开发的三维渗流分析软件Underflow-3D,对甘肃靖远第二发电有限公司胶泥淌灰坝进行了三维渗流计算分析,得出各级子坝加高后坝体的渗流场及子坝盲沟的排渗量,提出了满足排渗要求的排渗管径,优化了排渗方案。

深厚承压水层下临江深大基坑工程支护结构设计与实践

基于上海世博B06地块深大基坑工程,根据场地临近黄浦江、场地分布有深厚承压水层、周边环境非常敏感等条件,采取了分坑施工、悬挂式止水帷幕和坑外设置回灌井等一系列技术措施。通过现场单井抽水试验,取得了承压水含水层的详细水文力学参数;通过现场群井抽水试验,获得了承压水水位降深与地面沉降的初步关系。采用数值分析方法建立三维渗流模型,研究了不同止水帷幕深度下,坑内降压对坑外环境的不利影响,并结合坑外环境对象的保护要求,确定了合理的悬挂式止水帷幕深度(42m)。实施结果和监测数据表明,采取的技术措施有效地减小了基坑坑内降压引起的坑外水位降深,保证了周边环境的安全。

地铁站基坑降水方案设计研究——苏州市轨道交通3号线夷亭路站

文中以苏州市轨道交通3号线夷亭路站主体深基坑降水设计方案为例,开展夷亭路站深基坑降水设计方案技术研究,分析了本降水工程的特点及难点,采用三维渗流数值法进行模拟分析、基坑稳定性分析及疏干深井设计等,以保证深基坑开挖、支护施工过程安全,确保深基坑边坡稳定,为减压降水设计与施工提供了理论依据。

新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝渗控设计及评价

新疆某工程采用沥青混凝土心墙+混凝土基座+混凝土防渗墙的形式组成坝体防渗系统。文章通过合理的渗控设计,三维绕坝渗流分析,得出各个区域渗流场分布情况及渗流成果,可知工程在各个特征水位下的渗流场分布情况合理,心墙折减水头效果明显,各个地层最大水力梯度均未超过其相应的允许比降,坝基覆盖层土体均满足渗透要求。整个坝体、坝基渗流量占全年径流量不到2.2%。研究表明渗控设计合理满足设计要求。

武汉长江Ⅰ级阶地含水层水文地质参数研究及工程应用

武汉地区长江Ⅰ级阶地含水层在水流等沉积动力的分选作用和上覆土层压力的固结作用下,其渗透系数必然存在各向异性。因此,基于含水层渗透系数的各向同性和以单井稳定流抽水试验得到的含水层水文地质参数所完成的基坑降水设计亦必然与工程实际存在差异。通过现场分层抽水试验、群井抽水试验,结合三维数值模拟反演计算,得出了武汉长江Ⅰ级阶地各含水层水文地质参数的基本规律和特性,即：各含水层渗透系数自上而下逐渐增加且表现为各向异性,其水平渗透系数大于垂直渗透系数,其比值介于1.6~2.6之间。工程实例表明,采用各向异性的水文地质参数和三维渗流分析进行的超深基坑降水设计,结果更接近于实际,且有利于降低工程造价和基坑周边环境损伤,亦有利于节约宝贵的地下水资源。

排水性沥青路面的排水性能研究

为提高排水性沥青路面的设计可靠性,采用三维渗流有限元分析方法,并依据短时临近降雨强度等级划分标准对路面的排水性能进行计算和评价。研究结果表明:增加路面横坡坡度、排水层厚度以及排水层材料的渗透系数均能够有效提高排水性沥青路面的排水能力,路面宽度对排水路面的排水能力影响也十分显著。通过计算确定了路面在一定的降雨强度条件下不出现地表径流的条件,可用于指导排水路面排水层厚度、横坡坡度的选择以及排水性沥青混合料目标空隙率的确定。

浅谈拦河坝防渗墙设计

麻栗坝水库枢纽工程拦河坝为均质坝和分区坝,坝长1172m,基础是上第三系含砾砂土,为无限深透水土基,土的压缩系数小。通过方案比较和研究采用薄壁悬挂式混凝土防渗墙,结合三维有限元渗流稳定分析和平面有限元渗流计算,根据施工区的水文地质条件,开展工地现场试验,提出了切合实际的施工控制指标和混凝土配合比,成功地解决了复杂地质条件下拦河坝基础三维防渗和渗流稳定以及防渗墙适应地基变形的问题。5年的原型观测成果表明:防渗效果好,无应力计观测其应力无变化,防渗墙无变形变位。本文详细介绍了麻栗坝水库枢纽工程拦河坝基础混凝土防渗墙的设计和计算过程,旨在为相同地质条件下的同类工程设计和施工提供有益经验。