黄土丘陵山区坝前淤积土固结渗透试验及其预测模型

为研究宁夏南部山区坝前淤积土非线性渗透特性,以宁夏南部黄土丘陵山区小型水库除险加固中“坝前淤积面加坝”技术为工程背景,通过固结渗透试验获得了50、100、150 cm深度原状淤积土施加25、50、100、200、400、800 kPa压力下的竖向变形量及渗透系数。针对宁夏南部山区水库坝前淤积土的特性,在分析常见非线性渗透模型基础上,利用皮尔逊相关性和灰色关联度分析方法,计算渗透系数与不同形式孔隙比之间的相关性,给出符合本地区坝前淤积土的双对数非线性渗透模型。结果表明:渗透系数与400 kPa固结压力下孔隙比的皮尔逊相关系数和灰色关联系数分别为0.968、0.893,二者相关性显著性较高,而且均高于其他形式孔隙比的相关系数;拟合的双对数非线性渗透模型的决定系数R~2在0.93以上,较好反映了宁夏南部山区坝前淤积土渗透特性,弥补了单指数渗透模型预测精度不足和参数复杂的缺陷;建立的固结-渗透系数表达式,为坝前淤积土大变形非线性排水固结研究奠定了基础。

基于探地雷达的水库坝前淤积土沉积规律研究

宁夏南部黄土丘陵山区水库除险加固工程中普遍采用“坝前淤积面加坝”工法进行施工,而淤积层的分布规律对评价坝基稳定性至关重要。为勘察淤积土剖面分层情况和空间分布特征,利用探地雷达(GPR)对固原市西吉县大沙河水库坝前淤积土进行探测试验。在选定的坝前淤积土探测区域内,布设了10条测线,首先确定了雷达探测最佳图像效果的叠加次数,然后在所有测线上每隔0.5 m(共计794个测点)进行了探测。同时开挖深度为1.5 m的探槽观察淤积层剖面状况,并在不同深度剖面上取土样进行室内基本物理性质试验。结果表明:雷达探测的最佳叠加次数为512次;雷达波谱图显示在深度为0~2.5 m范围内,坝前淤积土有6层明显的沉积层理;在深度为4~9 m范围内,有清晰连续的河道河床轮廓,各测线上淤泥的沉积厚度范围为3.7~8.2 m;在探槽深度约50 cm处可以观察到明显的砂质粉土—黏质粉土的层理,与探地雷达在该位置的图像解析一致。探测试验为坝前淤积层沉降计算及工程处理措施提供了基础数据。

坝前淤积土分段线性排水板-堆载预压耦合固结模型的研究

以宁夏南部黄土丘陵山区雅石沟水库除险加固工程为例,引入CS2(Consolidation Settlement 2)方法,基于有效应力、渗透系数与孔隙比之间的基本关系,建立坝前淤积土分段线性排水板-堆载预压耦合固结模型,编制了Fortran计算程序,以径向固结模型模拟计算了坝前淤积土中插入塑料排水板后,淤积土在加载过程中的固结度、超孔隙水压力的耗散状况和孔隙比的变化。结果表明:在计算模型中增设竖向排水板,淤积土的固结速率明显加快,在第47 d时固结度即达到87.32%,与未增设竖向排水板时计算的淤积土固结度(88.76%)相比,提前43 d达到相近的固结度;由于竖向排水板的布设,淤积土中超静孔压随着时间的增加逐渐消散,与未布设排水板时淤积土内超静孔压值在第90 d时为51.88 kPa相比,布设排水板后在第47 d时,坝前淤积土层超静孔压沿深度的分布值最大为5.67 kPa;坝前淤积土分段线性排水板-堆载预压耦合固结模型与相关文献中有限元软件模拟所得结果基本上是一致的,验证了模型的准确性,该模型能够较好地模拟淤积土中增设竖向排水板的排水固结过程,用于预测淤积土的固结沉降。

多波束测深系统与侧扫声呐在水电站坝前淤积测量中的应用

水电站作为重要的水工建筑物,其在长期水力作用和环境因素下,坝前很容易淤积泥沙、木头等大型垃圾,这对水电站大坝的安全造成了巨大隐患。拟使用多波束测深系统进行水电站坝前淤积的全覆盖三维水下地形图的测量并利用侧扫声呐测量技术印证上述地形图量测结果的合理性。多波束测深系统与侧扫声呐技术生成的三维水下地形图、水下二维影像能够客观真实地反映坝前淤积情况,为水电站坝前淤积清理提供可靠数据。

碧口水库坝前淤积状况分析

碧口水库泥沙在库内大量淤积，坝前淤积已 高于泄水建筑物进口高程，泄水建筑物门前形成的冲刷漏斗很小，不足以容纳正常来水所挟带来的泥沙。

“坝前淤积面加坝”边坡稳定性分析上限解

西北黄土丘陵山区通常采用“坝前淤积面加坝”进行水库除险加固施工,涉及不同固结状态土体和多个软弱结合面的“复合土坝”稳定性分析问题。文中针对“复合土坝”的结构型式和水库运行特点,基于极限分析上限定理,构建2种运动许可的破坏机制,给出考虑库水位动态变化引起的坝坡静水压力和坝体孔隙水压力效应的边坡稳定分析上限解,采用强度折减法并结合序列二次规划法进行边坡安全系数的寻优计算。在此基础上,以宁夏南部黄土丘陵山区“坝前淤泥面加坝”的水库除险加固工程为算例,对比分析文中上限解与Optum-G2和Geo-studio数值模拟计算结果。研究表明,当库水位由设计水位骤降至死水位时,2种破坏机制的上限解与数值模拟值非常接近,安全系数的相对误差≤5.7%;改变淤泥-新填土软弱结合面宽度,破坏模式亦随之变化;平动破坏时,软弱结合面宽度与边坡安全系数呈近似线性关系,宽度每增加1 m,安全系数约提高2.7%;转动-平动破坏时,坡比与边坡安全系数亦呈近似线性变化,坡比每增加0.1,边坡安全系数约降低8.6%。本文方法简单、快捷,适宜在此类工程中应用。

水库坝前及泄水底孔内泥沙淤积形态断面模型试验

通过断面泥沙模型试验,对某水库泄水底孔压力段内泥沙淤积形态和坝前泥沙淤积高程进行了分析研究.试验结果表明,在泄水底孔关闭运用的前两个月(10月和11月)坝前泥沙淤积速率较高,这两个月的泥沙淤积厚度达25.8m,约占坝前总淤积厚度的600/0,坝前最终淤积高程为949.9m;设置在左岸坝段的引黄取水口在正常引水期间一般不会淤堵;泄水底孔压力段内泥沙淤积面随着坝前淤积面上升而抬高,当10月底坝前淤积面高程达到925.6m时,压力段内已基本堵满淤泥.所以在设计底孔闸门启门力时,泥沙压力及摩擦力可按满孔泥沙考虑.

某混凝土重力坝前倾现象成因分析

西南某水电站混凝土重力坝原型监测资料显示,左岸坝段坝体和坝基上下游向水平位移存在向上游发展的趋势,即出现前倾现象。采用综合过程线对比分析、数学建模分析等多种手段,对大坝各监测项目进行了定性和定量分析,证实这种前倾现象是真实的,且估计为坝前泥沙淤积所致。大坝左岸基岩较为软弱,坝前逐年淤积加大了库底压重,使得上游库盘沉陷,从而呈现出大坝前倾的现象,而坝前淤积对大坝造成的具体影响值还需进一步研究探讨。

石泉大坝安全现状分析

本文对石泉大坝的安全现状进行了分析,对影响大坝安全的主要问题做了阐述,这对今后指导大坝的安全管理缺陷治理工作有指导意义。