基于混合模型的黏土心墙坝除险加固渗流稳定性分析

渗流是影响土石坝整体安全的重要因素,为了提升土石坝稳定性,采用有限元法对某水库除险加固后的渗流稳定性进行计算,在有限元计算结果基础上结合实测资料建立混合模型,并对大坝渗流状态进行分析。结果表明,除险加固措施可以有效降低土石坝浸润线、渗透坡降和渗流量,主坝的混凝土防渗心墙和出逸点等各部位渗透坡降均小于允许值,各工况坝坡的抗滑稳定安全系数均满足规范要求。此外,混合模型能够较好地反映大坝渗流的实际情况,可以用于监测预报大坝的工作状态。

基于有限元软件的水库黏土心墙坝渗流及边坡稳定研究

利用有限元软件,对水库黏土心墙坝的渗流及其与边坡稳定性之间的关系进行研究。通过建立准确的有限元模型,分析不同工况下的渗流场及其对边坡稳定性的影响。结果表明,通过合理的设计和施工措施,可以有效控制渗流,提高坝体的稳定性。

新疆某水库黏土心墙坝渗流稳定计算及安全评价分析

为评价新疆某水库工程的安全性,通过对坝体进行渗流稳定计算,分析不同工况下坝体渗流情况,并结合实际渗流监测数据分析坝体的稳定性。采用反演参数,确定更为合理的筑坝材料渗透系数,确保计算结果的准确性和可靠性。结果表明,该工程坝体渗流符合一般规律,且未发生渗透破坏。该渗流计算和安全评价方法可为今后类似工程大坝渗流安全评价提供借鉴。

黏土心墙坝水力劈裂特性试验研究

为探索适合黏土心墙坝水力劈裂特性试验的通用模式,设计出水力劈裂试验装置,并采取预设裂缝的做法展开试验。考虑到室内试验的局限性,进而通过有限元技术对黏土心墙“拱效应”展开模拟分析。结果表明,完全均质心墙最大干密度和最佳含水率下填料抗水力劈裂性能最强;心墙坝厚度越大,抗水力劈裂性能也越强。引发心墙水力劈裂的主要原因是裂缝、水库快速蓄水及拱效应,故应从这几个方面着手,加强黏土心墙坝稳定性控制。

黏土心墙坝漫顶溃决数值模型研究

国内外针对土石坝漫顶破坏机理和溃决过程开展了大量的研究工作,但针对黏土心墙这一土石坝主要坝型溃决机理及溃决过程的研究工作却开展的很少。研究提出能合理模拟黏土心墙土石坝漫顶破坏溃口发展时变过程数值计算模型对准确模拟黏土心墙坝溃决过程,正确评价其溃决致灾后果十分必要。从黏土心墙坝结构特征出发,根据实际溃坝调查和室内、现场溃坝试验资料,分析了黏土心墙坝漫顶溃决机理,在此基础上建立了一个描述黏土心墙坝溃口发展过程的数值模型。该模型较好地考虑了漫坝水流对下游坝壳冲蚀过程中黏土心墙滑动或倾覆失稳所引起的溃口间歇性增大现象。最后利用已发生溃决心墙坝的溃坝洪水资料验证了建议数值模型的合理性。

基于变形协调的黏土心墙坝岸坡比优化方法

岸坡与坝体的变形协调问题是黏土心墙坝的重要工程问题,岸坡比则是变形协调的主要影响因素。为了从变形协调的角度对岸坡比进行优化设计,以前坪水库黏土心墙土石坝为例,基于有限元计算,分析了不同岸坡比对坝体变形协调性的影响,主要结论如下:(1)以坝体的最大沉降和变形梯度作为变形指标,以应力拱效应中的应力劣化度作为应力指标,以应力水平作为强度指标,这三类指标可以统称为坝体与岸坡的变形协调评价指标;(2)以岸坡稳定可靠性指标为安全控制指标,以削坡开挖土方量作为经济性控制指标,可以分别确定岸坡比的上、下边界,作为多目标优化分析的优化区间;(3)除变形协调评价指标外,同时引入安全指标,通过各指标功效函数之间的权重组合,对目标函数求极小值,可以实现对岸坡比的多目标优化设计。以所分析的黏土心墙坝为例,基于变形协调控制的优化坡角(坡比)为58°,能同时满足坝体与岸坡的安全性、经济性和变形协调性,表明所提出的岸坡比优化方法是合理的,能为设计提供科学依据。

房县深峪沟病险水库黏土心墙坝稳定性分析

以房县深峪沟病险水库黏土心墙坝为研究对象,对其渗流稳定和坝坡稳定性进行评估,目的是为加固设计提供参考。设计了校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位的稳定渗流计算,校核洪水位降到正常蓄水位、正常蓄水位降到死水位的非稳定流计算工况,其中正常蓄水位降到死水位的工况又设计了5种降速计算方案,利用自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法计算了不同工况下的坝坡稳定性,分析发现:校核洪水位稳定渗流背水坡安全系数k<1.15,不满足工程稳定性要求;设计洪水位和正常蓄水位工况,安全系数k<1.25,不满足工程稳定性要求。校核洪水位到正常蓄水位的迎水坡满足k≥1.15的要求,背水坡不满足k≥1.15的要求;正常蓄水位到死水位迎水坡在设计的5种降速下均存在时间步不满足k≥1.25的要求,所以该水库属于病险库,需要加固处理。

黏土心墙坝水力劈裂发生机理及判别方法

采用基于Biot固结理论的有效应力分析方法,对某黏土心墙土石坝进行了数值计算,分析坝体的有效小主应力、总小主应力及应力水平的分布特点,并在分析黏土心墙坝水力劈裂发生机理的基础上,对坝体心墙发生水力劈裂的可能性进行判断.结果表明:分别采用有效应力法和总应力法判断水力劈裂是否发生,二者结果是一致的;此外,蓄水后心墙上游侧应力水平较大,其可能的剪切破坏会导致心墙产生裂缝,进而引发心墙水力劈裂,因此,判断心墙水力劈裂是否发生时,应考虑应力水平的影响.

坝基计算范围对黏土心墙坝浸润线的影响

在数值分析中,透水坝基的计算范围对土石坝坝体浸润线计算结果有较大的影响。通过大量数值计算,研究了黏土心墙坝心墙与坝基不同渗透系数比值、地基不同计算范围对坝体内浸润线影响规律。研究表明,随着心墙与坝基渗透系数比值的增大,坝基计算要求深度逐渐减小,一般取0.3～0.8倍坝底宽度较适宜;当坝基渗透系数小于心墙渗透系数1/2时,可以按不透水坝基计算;坝基的计算宽度沿上游延伸长度建议取1.0倍坝高。

不同类型降雨联合库水位骤降黏土心墙坝坝坡渗透稳定数值模拟研究

针对降雨发生在库水位骤降不同时刻下的土石坝坝坡渗透稳定性研究较少的问题,基于宜春市温汤河四方井水利枢纽工程黏土心墙坝的实测数据,利用有限元软件Geostudio软件对降雨发生在库水位骤降不停时刻下的上下游坝坡渗透稳定性规律进行数值模拟,得到不同监测点的孔压变化及上下游坝坡的安全系数变化规律。结果表明,上游坝坡处的监测点孔压变化对不同类型降雨不敏感,下游坝坡处监测点不同类型降雨下孔压变化差异较大,降雨发生在库水位下降的不同时刻下孔压均有一个大幅上升的过程;上游坝坡降雨发生在库水位骤降时刻越后,最小安全系数越小,而下游坝坡安全系数在降雨时刻则有个突然下降的过程,研究结果为认识黏土心墙坝在降雨发生在库水位骤降不同时刻下的边坡渗透稳定性规律提供了一定的参考。

深层搅拌桩防渗墙在黏土心墙坝除险加固工程中的应用

结合新疆石油管理局某水库除险加固工程深层搅拌桩施工的实例,介绍了深层搅拌桩防渗墙在黏土心墙坝水库除险加固工程中的施工技术与质量控制。

深厚覆盖层黏土心墙坝心墙变形计算分析

河谷深厚覆盖层地基修建水工建筑物时,渗透稳定性、不均匀沉陷及沙液化等问题较为突出。本文结合某水利枢纽工程的地形、地质、水文等工程条件,详细分析了此水利枢纽工程的两种方案黏土心墙坝和沥青混凝土心墙坝,在其基础上部采用混凝土防渗墙和下部采用水泥黏土灌浆方案,通过三维有限元静力计算与稳定分析,对每一种设计方案存在的问题及可行性进行了详细的分析。可得出结论:黏土心墙方案和沥青混凝土心墙方案相比,二者的竖向、水平位移、应力以及防渗墙的计算结果显示,分布规律几近相似,但沥青混凝土心墙坝的各项位移数据明显小于黏土心墙坝,而应力结果偏大。

西线一期工程混凝土面板坝与黏土心墙坝坝型比较研究——以扎洛坝址为例

根据地形、地质条件及当地筑坝材料分析,扎洛坝址为西线一期工程有可筑坝土料的高坝坝址,具备修建混凝土面板堆石坝和黏土心墙坝的条件。进一步的研究和论证结果表明,修建混凝土面板堆石坝和黏土心墙坝在技术上都是可行的,混凝土面板堆石坝方案在投资、工期及施工方面,优势明显。

黏土心墙坝库水位骤降联合降雨上下游坝坡渗透稳定性数值模拟

为研究库水位骤降联合降雨情况下某黏土心墙坝的渗流特性以及稳定性规律,利用Geo-studio软件,对库水位骤降、不同强度降雨以及降雨发生在库水位骤降的不同时刻下的某黏土心墙坝的渗流特性以及上下游坝坡的稳定性规律进行了数值模拟。计算结果表明:(1)库水位骤降工况下孔压降低152%,上游坝坡安全系数先减小12.8%,后略有增大,下游坝坡则增大0.5%,库水位下降速率越大,孔压下降越快,上游坝坡安全系数下降越快,最小安全系数越小,下游坝坡安全系数上升越快;(2)降雨工况下孔压先平均增大2.1%后降低至初始水平,安全系数则先减小0.3%后增大至初始水平,降雨强度越大,孔压上升的幅度越大,最小安全系数越小;(3)降雨发生在库水位骤降不同时刻下,孔压呈现先减小后保持不变,在降雨时刻呈现突然上升的趋势,上游坝坡安全系数先减小后维持不变,下游坝坡安全系数先增大后保持不变,在降雨时刻突然下降,降雨发生在库水位下降结束时刻安全系数最小。

前坪水库砂砾石黏土心墙坝三维流固耦合分析

针对前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的特点,结合地质、设计和相关试验资料,采用南水双屈服面本构模型,开展三维流固耦合计算分析,计算考虑施工、蓄水时间效应以及运行期长期变形时间效应等,模拟前坪水库工程坝体的填筑过程、施工后至蓄水前、蓄水过程以及运行期的坝体应力变形分布规律和工作性态。研究发现:考虑流固耦合作用时,砂砾石黏土心墙坝最大应力、应变都较耦合前大;坝体在施工期最大沉降率为1.25%,运行期累计最大沉降率为1.36%;施工期最大水平位移为17.7cm,运行期累计最大水平位移为35.2cm。

凤亭河水库黏土心墙坝库水位变动渗流特性分析

为研究库水位变动情况下凤亭河水库黏土心墙坝的渗透稳定性规律,根据非饱和渗流原理,利用Geostudio软件进行了数值模拟,得到了不同工况下坝体内部的浸润线变化情况、渗漏量以及上下游坝坡的稳定性规律,并对工程的防渗墙长度进行了优化。结果表明:库水位水平越低,浸润线也越低;库水位骤降时,心墙处的浸润线有一个“延缓下降”的效应;库水位水平越高,渗漏量越大,防渗墙深度越深,相同情况下的渗漏量越小;库水位水平越低,上游坝坡安全系数越低,而下游坝坡安全系数越高,防渗墙深度对下游坝坡安全系数大小的敏感性要大于上游坝坡;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先减小、后增大,最后保持不变,而下游坝坡安全系数持续增大;根据凤亭河水库黏土心墙坝渗透稳定性计算结果,建议凤亭河水库黏土心墙坝防渗墙深度取为50m。

楼庄子水库黏土心墙坝应力应变分析研究

针对楼庄子水库工程黏土心墙坝,采用Autobank软件中的邓肯-张双曲线E-B非线性材料模型对其进行应力应变计算分析。计算结果表明:大坝施工期、运行期的最大竖向位移均小于坝高的1.0%,发生在1/2心墙高度靠下位置,坝体内无应力破坏区,运行期黏土心墙不会产生水力劈裂破坏,混凝土防渗墙满足应力变形要求。分析结果证明:坝顶沉降量满足土石坝设计规范要求。坝体应力和应变计算结果与土石坝坝体变形规律一致,结构具有一定的安全系数,坝体剖面设计合理可行。计算分析结果可为同类工程设计应用提供参考。

分散性黏土在麦洛维工程黏土心墙坝中的应用

根据麦洛维黏土心墙坝分散性黏土的设计修改与开采,介绍了分散性黏土的两种改良办法,并对分散性土作为防渗料时对反滤结构的要求进行了探讨,对以后类似项目具有参考作用。

卢村水库黏土心墙坝安全评价与加固

结合卢村水库典型的黏土心墙坝特点,系统论述了其安全评价方法和要点。针对卢村水库黏土心墙坝上下游坝坡抗滑稳定不满足要求、黏土心墙填筑质量差、渗透系数偏大、存在裂缝和白蚁危害、大坝坝基清基与防渗处理不完善等病害,系统论述了提高坝坡抗滑稳定性和大坝防渗性能的加固方案和加固效果。同时,根据水库水利风景区的特点,在加固设计中适当兼顾考虑大坝外观美化和亲水环境等设计理念,从而有效提升了水库大坝的旅游要求,对于我国水资源的充分利用具有借鉴意义。

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝渗透及抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以四方井水利枢纽中的黏土心墙土石坝为背景,分析了库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上下游坝坡渗流特性及抗震稳定性。计算结果表明:库水位下降速率越大,上游坝坡的孔压力变化越剧烈,安全稳定系数越小;监测点位置越高,孔压越难以达到稳定值。对于下游坝坡而言,孔压力变化相对平缓,监测点距离地下水位越远,孔压越难以稳定,孔压力响应库水位骤降的时间越长;库水位骤降至死水位情况下发生地震时,库水位骤降速率越大,上游坝坡安全系数越小,Newmark位移越大。下游坝坡的安全系数对于骤降速率不敏感,安全系数基本一致,Newmark位移非常接近。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。