不同工况下水库大坝固化灰浆防渗墙防渗效果数值分析

针对山东东营孤东水库坝体渗漏问题,提出了大坝的防渗加固方案,对加固后的大坝渗流及稳定性进行数值计算。结果表明,固化灰浆防渗墙方案能很好地解决大坝渗漏问题,加固后设计蓄水位下出逸比降低于允许渗透比降。在水位骤降的条件下,大坝内部压力水头线下降,安全系数提高到1.40;在地震荷载的工况下,安全系数提高到1.32~1.44。加固后围坝的安全系数满足规范值,保证满足大坝的防渗要求,各工况的安全系数也都符合规范要求,可为类似加固工程提供可靠参考。

水库坝基防渗技术与稳定性分析

在新建或扩建水库工程时,为确保水库质量满足要求,使其能够正常运行,坝基防渗的研究意义重大。以深圳市清林径水库坝基防渗工程为背景,针对目前面对的工程现状和工程地质条件,提出了坝基防渗设计方案和施工质量控制要点,采用的帷幕灌浆结合混凝土墙在水库坝基防渗应用效果好,确保新建水库防渗性能满足生产生活的需要,增加深圳市储备应急库容,提高深圳市供水安全保障的需要。

库水骤升条件下特高心墙堆石坝渗流及坝坡稳定性分析

为分析库水骤升对特高心墙堆石坝的渗流特性及坝坡稳定性的影响,以某特高心墙堆石坝实际情况为例,建立有限元分析模型,采用饱和-非饱和非稳定渗流理论,对库水骤升阶段渗流场进行了数值模拟,并将非稳定渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡稳定性。研究结果表明:库水骤升过程中,心墙内浸润线变化相对库水位变化表现出明显的滞后性,浸润线呈现“下凹”形状,且水位骤升速率越快,向下弯的程度也越大;库水骤升阶段,心墙内非稳定渗流等势线整体向上游偏移;库水骤升对上游坝坡稳定性具有有利影响,下游坝坡由于心墙较好的防渗性,基本保持不变。

库水位骤降时坝体渗流场及坝坡稳定性分析

为了研究水位骤降时影响上游坝坡稳定性的因素,模拟坝坡在水位骤降时的渗流场及稳定性变化。基于土体渗透性,材料的非线性特性及水位下降率,利用有限元法对库水位变化下的渗流场进行瞬态分析,得出的自由水面线和孔隙水压力耗散等结果应用于上游坝坡稳定性分析,坝坡稳定分析采用极限平衡法。实例分析表明:计算区域渗流场变化滞后于水位下降的时间;坝体渗透系数越小,水位骤降对其稳定性的不利影响越显著;水位下降速率越大,上游坝坡稳定性降低越快。

基于数值应力场的极限平衡法及其工程应用

数值分析可较准确地计算岩土体应力分布,但求解安全系数存在诸多困难;极限平衡法计算安全系数概念明确、过程简单,但假设过多,精度又受到限制。利用数值分析得到的应力场,计算潜在滑动面上正应力分布,再按滑面正应力修正的方法求解出满足所有平衡条件的安全系数。这种基于数值应力场的极限平衡方法充分利用数值方法与极限平衡法的优点,得到理论上更合理的安全系数。将这种新的极限平衡方法应用于武都水库坝基的深层抗滑稳定性分析,并与传统的极限平衡法及有限元强度折减法进行比较,计算结果满意,并被坝基加固设计所采纳。

渗流与地震作用下铁矿尾矿坝稳定性分析

尾矿坝有别于传统的挡水坝体,其堆积材料具有松散性、非均匀性及填筑质量不可控性等特点,常常在地震、强降雨等不利因素作用下发生溃坝灾害,严重危及人民生命财产安全。合理评判尾矿坝坝体在不同工况下的稳定性状是科学防灾减灾的前提。本文以内蒙古包钢集团某铁矿尾矿坝为研究对象,通过现场勘察与室内外试验,初步评价尾矿坝堆积体的稳定性,获取稳定性分析所需的物理力学参数;考虑强降雨渗流及地震作用,分别采用Geo-studio及STAB土质边坡稳定性分析软件,基于极限平衡法进行天然工况、暴雨工况、地震工况及暴雨+地震工况下的稳定性计算;基于有限元强度折减法,采用ABAQUS软件针对上述工况进行尾矿坝体稳定性对比计算;综合分析了三种稳定性计算方法在潜在滑带识别及稳定性计算成果等方面的差异,建议了极限平衡法与有限元分析相结合的复杂工况下尾矿坝稳定性分析方法。分析结果表明:渗流与地震作用下某铁矿2#尾矿坝段处于欠稳定状态,其余坝段处于稳定状态,为该尾矿库溃坝危险性评价提供了科学依据。

闸坝地基渗流计算中边界条件敏感性分析研究

在渗流计算中,计算结果的准确性与渗流区边界条件的选取有很大关系。为获得渗流场数值模拟时边界条件对渗流场及渗流特征参数如渗流量、水力坡降的影响程度,本文进行了渗流边界条件对渗流场及渗流特征参数敏感性分析,主要针对沙湾水电站闸坝基础渗流计算模型的入渗边界η1、出渗边界η2及相对不透水层边界ηD等渗流区边界处于不同位置时,分析其对计算结果的影响,及对渗流参数的敏感程度。结果表明,上下游渗流边界及相对不透水层对渗流场、渗流量及渗透坡降均存在敏感区间。

考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析

给出了均质土坝的下游坝坡的安全系数的计算方法。均质土坝的下游坝坡有可能会通过滑裂面发生破坏。土坝中的土坡通常处于非饱和状态。非饱和土坡的安全系数计算需要考虑吸力对抗剪强度的贡献以及土坡中的非饱和渗流。给出处于饱和-非饱和渗流状态下的土坡的安全系数,有助于评价均质土坝的安全系数。下游坝坡的安全系数计算方法有:极限平衡法、上限解法和下限解法,该算法适用于非饱和土坡,且是在饱和土坡安全系数的计算方法上修正得到的。算例中非饱和土坡安全系数的计算考虑了吸力对抗剪强度的贡献。考虑非饱和渗流理论的土坡安全系数计算方法通常更加接近现场实际情况,并且对于同一坝坡,考虑非饱和渗流计算出的土坡安全系数要比饱和渗流理论计算出的安全系数大。

燕山水库坝基防渗墙优化设计

因现场资料不足或分析手段落后等原因,当前进行水库坝基防渗墙设计,往往存在过于保守的倾向。以河南省燕山水库为例,基于优化设计的思路,采用目前较为成熟的二维有限单元法,对不同防渗条件下的坝基渗流场分别进行了模拟,并将计算所得比降、流量与允许比降、允许流量做了对比,从定量的角度提出了既安全、又经济的防渗方案:防渗墙厚度取0.8m,深度取打入破碎带5m。

土石坝边坡稳定性分析的温控参数折减有限元法

将土石坝渗流的有限元计算和坝坡稳定分析的强度折减有限元法相结合,对土石坝坝坡的稳定性进行分析。考虑渗流作用时,首先采用有限元法计算坝体渗流场,通过迭代计算出稳定渗流的逸出点和浸润线位置,并根据水力梯度计算坝体所受的渗透力;然后将渗流分析所确定的渗流力与土体自重、浮力、地震力等荷载共同施加在坝体上,采用温控参数折减有限元法计算土石坝坝坡的临界失稳状态及其所对应的安全系数。分析结果表明,采用此方法进行土石坝坝坡稳定分析是合理的,且大大提高了计算效率。

红兴水库渗漏分析及防渗处理方案研究

依据黑龙江省绥化红兴水库初期蓄水失败后作的原型渗漏观测和补充地质勘探资料,分析研究了该库的实际渗漏量和渗漏原因,并利用地下水力学原理和2D-FLOW有限元软件分析计算了坝基和库岸防渗处理与否的渗流场与渗漏量,提出了充分发挥水库效益的合理可行的除险加固处理方案。

渗流反演分析在工程设计中的应用

马来西亚明光水库大坝为风化花岗岩残积土基础,勘探结果表明,坝基渗透性指标离散性大,得出坝基土渗透性较小、不予进行防渗处理的结论。然而,在水库运用过程中,出现渗漏现象。工程扩建加高,仅依据现场试验结果,对地基渗透情况作出评价更为困难。根据实测资料,进行反演分析,推求坝基、坝体的渗透系数。通过反演分析,得出与观测结果基本一致的坝体、坝基渗透性指标,成为工程设计的主要依据,并指出勘探成果发生离散的原因。运用反演分析得到的参数,对扩建加高后的大坝渗流量及坝基渗透稳定性进行预测和评价,得出大坝渗漏量大、坝基渗透稳定不满足要求、需要进行防渗处理的结论,并针对该工程的实际情况提出防渗处理方案。

渗流应力耦合的基坑边坡稳定性数值模拟

根据渗流与应力的双向耦合作用,进行深基坑两级边坡的稳定性分析。通过与边坡监测点实测位移比较,确定耦合法更为准确,并采用有限元强度折减系数法确定了两级边坡的安全系数。耦合场的最大水平位移出现在坡顶,比不耦合法结果大。平台位置以上耦合法沉降位移大于不耦合法,以下两者基本接近。耦合法计算的总应力要略大于不耦合结果,与渗透应力的双向耦合作用是一致的,证明渗透力的影响是显著的。因平台宽度的影响,边坡滑动面由2段不同曲率的圆弧组成,平台位置为临界划分点,且滑动面向基坑底部延伸。

考虑渗流的基坑边坡稳定分析

系统地总结了 ,目前基坑边坡稳定验算中常用的几种考虑渗流力的方法。在深入探讨地下水渗流对基坑边坡稳定作用机理的基础上 ,提出有限元法与条分法相结合的新方法。该方法采用条分法进行基坑边坡的稳定性分析 ;采用有限元法计算基坑周围的渗流场 ,求出作用于各土条上的渗流力并将其参与到稳定验算中。通过对以上几种计算方法的比较 ,阐明了各种方法的优劣及其适用条件。

地震作用下坝基土体液化判别及动力有限元分析

天津某水库坝基地面以下15 m深度范围内的粉土及粉砂层属于容易发生液化的土层,直接威胁大坝的整体稳定。采用现场标贯试验(SPT)和室内动三轴试验对水库坝基中的粉土、粉砂层进行了液化判别,并对判别结果进行了对比分析;同时在液化判别的基础上利用有效应力动力分析方法对坝基土体进行了考虑渗流和不考虑渗流的地震液化的非线性动力有限元分析,并将液化的判别结果与现场标贯试验、室内动三轴试验的判别结果进行对比,从中得出一些有益的结论,可供类似工程参考。

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上,通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力,并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行,同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现,在土体内摩擦角比较大时,经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。

池潭大坝坝基渗流异常成因解析

针对池潭大坝6#～8#坝段坝基出现扬压力测孔水位较高、6#坝段坝基渗漏量较大等异常情况,根据坝基渗流实测资料,应用有关的数学模型对异常情况进行了定量和定性的分析,解析了异常情况的成因,对相应坝段渗流性态进行了评价.

陆浑水库坝基水位观测资料分析

经过对 30余年水位观测资料的整理和分析 ,在厘定水文地质模型的基础上 ,运用数理统计原理 ,获得了坝基地下水渗流特征及其变化趋势的基本认识 ,这包括库、管水位关系 ,代表断面测压管平均位势过程线 ,特定库水位时测压管管水位过程线 ,坝基渗流量变化。研究表明 ,上游铺盖与截水槽结合下游排水的防渗体系有效地控制了坝基水位 ,这为水库投入正常高水位(319.5 ,32 7.5 ,331.8m)的运行提供了详实的理论依据。

库水位升降对那板心墙土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

以那板心墙土石坝为例,基于多孔介质饱和—非饱和渗流基本原理,采用有限元方法对该坝在不同库水位升降速度条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟,并将瞬态渗流场与极限平衡法相结合分析了坝坡的稳定性。结果表明,坝体渗流场的变化相对于库水位的变化具有明显的滞后性,该滞后性对库水位快速下降条件下的上游坝坡的稳定极为不利,而对库水位快速上升条件下的上游坝坡的稳定有利,为库水位变化对土石坝渗流场及坝坡稳定性分析评价提供了参考依据。

降雨入渗对土石坝渗流场及坝坡稳定性的影响

基于多孔介质饱和-非饱和非稳定渗流理论,以那板心墙土石坝为例,采用有限元法模拟正常蓄水位时不同降雨强度、降雨历时条件下的土石坝暂态渗流场,然后将暂态渗流场与极限平衡法相结合计算坝坡的稳定性,为了考虑基质吸力对坝体材料抗剪强度的影响,计算中采用修正的摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)破坏准则。结果表明,降雨强度和降雨历时对土石坝暂态渗流场及坝坡稳定性有明显的影响。