有排水孔幕的渗流场分析

排水孔幕常用于减小作用于重力坝坝基、拱坝的拱座、地下洞室及岩石边坡的扬压力,由于排水孔孔径太小,受排水孔幕影响的渗流场分析是长期以来未有满意解答的一个问题。本文建议了一种有效的解法,要点是将含有排水孔幕的单元分解成若干子结构,每个子结构含有一个排水孔。本文提出了一种子结构求解方法,并给出一介实际工程的实例分析。

有密集排水孔幕的饱和-非饱和渗流场全精细数值模拟分析

对于有密集排水孔幕的工程渗流问题 ,只进行稳定饱和渗流分析往往是不够的 ,饱和 -非饱和排水子结构分析方法正是解决了这一问题 ,同时为了全面精细地模拟排水子结构的实际渗流状态 ,首次提出了全精细数值模拟的理论和方法。在针对 2类不同排水孔提出不同的完整水力学模型的基础上 ,详细讨论了不透水边界、已知结点水头边界、饱和逸出面边界、降雨入渗边界、非饱和蒸发入渗边界等有关子结构排水孔及其他表面可能存在的边界条件的分类处理方法 ,特别针对顶排型排水子结构排水孔内部水位提出了严密的数学处理方法。工程算例表明 ,针对密集排水孔幕的全精细数值模拟方法是正确的 。

考虑降雨入渗的有密集排水孔幕渗流场分析

有复杂边界面的渗流场求解问题经常会同时涉及降雨入渗边界和密集排水孔边界,这一般是一个非饱和渗流问题,因此传统的稳定饱和排水子结构模型不能适用。根据 2 类不同的排水孔,给出了排水子结构典型网格划分型式,提出了相应的非饱和排水子结构水力学模型,并引入传统模型中未考虑的降雨入渗等其它边界,使得模型更全面和完善。

密集排水孔幕条件下圆形隧洞轴对称渗流模型数值分析

为深入了解密集排水孔幕条件下作用于隧洞衬砌的外水头,提出将渗流岩体按轴对称问题简化并扩展为空间问题,以及将排水孔空间溢出面简化为平面矩形溢出面的方法,有效简化了含有排水孔幕的网格模型。按单元传导矩阵调整法求解渗流自由面并调整排水孔渗流逸出点,细致描述了排水孔的渗流特性。采用ANSYS软件建立了夹岩水利枢纽及黔西北供水工程隧洞工程的空间渗流模型,并利用其热分析模块进行了渗流分析,计算得到的衬砌外缘水头分布,较好地反映了排水孔幕的空间渗流效应。

“等效窄缝”排水孔幕有限元数值模拟研究

文章应用SEEP3D软件对某重力坝段进行准三维渗流场模拟,采用具有各向异性渗透性能的等效窄缝(等效结构面)模拟排水孔幕;通过是否考虑排水孔两个工况的比较分析,得出模拟排水孔幕得到良好的效果。

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。

水布垭地下厂房围岩渗控效应数值模拟与评价

为减小水布垭地下厂房厂区渗漏并改善厂房围岩的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式和自适应罚函数相结合的稳定渗流分析方法,对厂房围岩的长期渗控效应进行计算分析;同时,采用基于等效模拟的整体模型分析和基于精细模拟的子模型分析相结合的方法,以减小有限元建模难度并协调计算量和计算精度之间的矛盾。建立评判渗流计算成果合理性的直观准则,即稳定渗流自由面在任意均匀介质内部必连续光滑且不产生回弯,除非自由面穿过渗透性相差悬殊的2种介质之间的界面。结合厂房围岩渗压监测数据,阐明运用上述方法求解含排水孔幕渗流问题的可行性和有效性,论证渗控设计的合理性和进一步优化的可能性。研究成果对类似工程渗控措施的优化设计具有指导意义。

地下厂房围岩渗控效应精细模拟与评价

我国西南地区河谷深切,坝址区地貌及地质条件复杂,地下厂房的位置往往离库区较近,水库蓄水后,地下厂房围岩渗流特性将成为影响工程安全和正常运行的重要因素之一.为减小厂区渗漏并改善厂房围岩的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水廊道等渗流控制措施.采用子结构、变分不等式和自适应罚函数相结合的方法(简称SVA方法),开展了牙根二级水电站厂区整体三维渗流场分析,评价了厂区围岩渗流控制方案的合理性,并论证其优化的可能性.研究结果表明:厂区防渗排水系统的渗流控制效果显著,防渗排水系统设计方案总体上是合理、有效的;厂区上部排水系统对于以库水渗漏为主的渗流控制不起作用,高高程排水孔幕的间距可适当放宽;厂区副排水孔幕对减少厂区各洞室渗漏量、降低厂区围岩孔隙水压力并改善围岩的稳定性具有显著作用.

洪屏抽水蓄能电站地下厂房洞室群渗控措施效果评价

洪屏抽水蓄能电站地下厂房地质条件复杂,洞室较多,为检验现有的防渗排水措施的预期渗控效果,利用改进的节点虚流量法求解有自由面的无压渗流问题,采用改进的排水子结构法模拟排水孔,通过计算正常运行工况、降雨入渗、改变排水孔间距等控制性因素,分析了不同条件下地下厂房渗流场的工作状态。结果表明,现有的防渗排水系统合理,可达到预期渗控效果。

复杂边界条件下的岩体网络渗流分析

初步建立了适用于岩体网络渗流分析的防渗帷幕和排水孔幕模拟方法，提出了复杂边界条件下渗流分析的边界预调整法，并通过算例表明所提方法是合理有效的。

立洲RCC拱坝渗控方案的三维有限元优化分析

以四川木里河立洲水电枢纽工程为研究对象,对坝区的渗控措施展开研究。利用ANSYS12.1建立三维有限元渗流模型,计算分析得到了各渗控方案的渗流特征和渗透压力变化规律。对各方案中关键部位的渗透比降、渗漏量和典型剖面渗流场的渗压、地下水位等特征量进行比较分析后,得知:(1)立洲拱坝渗控措施设计方案的防渗帷幕和排水孔幕能有效降低坝后渗流浸润线,对于减小坝基、坝肩扬压力、改善坝基和坝肩受力条件起到了良好的作用;(2)加深帷幕和排水孔幕、增厚帷幕对降低坝区渗透压力作用不大;(3)适当增加f5断层附近防渗帷幕的深度,可防止f5断层形成渗漏通道,影响坝区渗透稳定;另外,取消第一层排水幕、缩短坝肩防渗帷幕延伸长度,可使渗控措施在满足渗流安全的前提下更为经济。

二滩高拱坝坝基灌浆帷幕防渗效果研究

以运行期的二滩拱坝为例,考虑高拱坝坝基存在断层及有自由面排水孔幕情况,利用三维渗流场有限元模拟法、改进排水子结构法和隐式复合材料单元法建立了高拱坝坝基渗流场有限元数值模型,模拟了灌浆帷幕和排水孔幕同时作用时的拱坝实际渗流场,再假设坝基灌浆帷幕失效模拟了该工况下的坝基渗流场,通过比较分析研究了高拱坝坝基灌浆帷幕的防渗效果。结果表明,灌浆帷幕失效后二滩高拱坝坝基渗流场依然可在排水孔幕作用下保持稳定,坝肩部位渗流场稳定性明显降低。

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 。

句容抽水蓄能电站渗控效果数值模拟与评价

句容抽水蓄能电站地质条件复杂,为分析现拟的渗控措施能否达到预期效果,本文建立了句容抽水蓄能电站三维整体渗流场有限元模型,采用排水孔二次剖分技术和改进的结点虚流量法相结合的方式,实现了对排水孔幕等复杂渗控措施的精细模拟,分析了设计工况下电站的整体渗流特性.结果表明,现拟的渗控措施对库区及地下厂房洞室群渗流场起到了较好的控制作用.

高寒区水工结构及选材与侵蚀性关系

文章针对坝体结构及筑坝材料的正确选择,对工程运行的影响进行论述。为了有效控制碾压混凝土大体积施工带来的水化温升快而导致混凝土开裂,以及在高寒区要达到防渗、抗冻等问题,在塔西河石门子水库工程,针对不同部位混凝土作用,经多次实验在混凝土中掺加了适量的粉煤灰、引气剂、减水剂等外加剂,经过近10年的运行情况来看,无论是经济效益还是社会效益都达到了工程建设初期的预想。

非洲某水电站厂区三维渗流分析

结合水电站厂区的水文地质条件、枢纽布置、防渗体系布置等,开展了电站厂区的三维渗流场分析,评价了厂区防渗体系的有效性,并提出了优化方案。计算结果表明:厂区现有防渗体系渗控效果明显,总体合理有效;厂区上部排水系统处于计算干区,高高程排水孔幕的间距可适当加大;现有防渗体系存在渗漏通道,可进一步优化。