面板堆石坝垂直缝失效后集中渗流特性研究

面板坝结构缝是大坝防渗体系的重要组成部分,也是最薄弱环节,其一旦失效对大坝安全影响巨大。以某面板堆石坝为例,运用有限元计算方法,对垂直缝失效位置、缝宽、缝长及垫层区渗透系数等典型特征进行模拟分析,分析了止水失效后渗流场规律及其渗透稳定性。结果表明,单缝失效时,垂直缝位置、缝宽、缝长及垫层渗透系数等与各渗流控制要素呈正相关,其中缝长及垫层渗透系数的相关性最显著;多缝同时失效时,开裂面板处流量可应用单缝失效结果求和计算而得,且结果偏于安全。同时,建议垫层渗透系数宜取1×10^(-5)m/s或略小。结果可为类似工程设计、施工提供参考。

混凝土面板堆石坝局部止水缝失效渗透稳定分析

混凝土面板堆石坝的防渗面板很容易失效,面板一旦失效对大坝的渗透速度、渗透流量以及渗透坡降产生重大影响,由于坝体工程地质条件往往比较复杂,需要研究恰当的计算方法。利用计算渗流的专业有限元软件SEEP-3D,结合工程实例,采用传统的数值计算方法,计算单一垂直缝不同位置失效的水头分布、渗透流量大小以及浸润线位置,并与解析解进行对比,结果发现渗透流量不符合渗透规律。鉴于此,在传统的数值计算方法基础上,提出一种新的数值计算方法,即在下游分别施加该失效缝位置处的水头边界,其计算结果与工程实际和解析解吻合很好。研究成果可以为混凝土面板堆石坝的防渗设计提供参考。