渗流应力耦合及库水位变动下中小型均质土石坝坝坡稳定分析

为研究库水位变动对中小型均质土石坝坝坡稳定性的影响机理和规律,根据非饱和渗流原理及刚体极限平衡理论的简化毕肖普法,对均质土石坝在渗流应力耦合状态及水位骤升和骤降工况下坝体渗流和上下游坝坡稳定性情况进行有限元模拟。结果表明:考虑渗流应力耦合作用影响,库水位骤升时,上游坝坡安全系数先以较快速度增大后缓慢增大最后稳定不变,下游坝坡安全系数先下降后缓慢上升较小幅度,最终趋于稳定;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先以较快速度减小后缓慢减小最后趋于不变,下游坝坡安全系数先不断增大后缓慢减小较小幅度,最终趋于稳定;水位骤升骤降的过程中,坝体上下游坝坡的安全系数均大于规范规定的最小安全系数,其抗滑稳定满足规范要求。该研究成果为中小型土石坝风险评估及后期水库大坝采取除险加固措施提供了参考。     

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。     

库水位回落条件下土石坝边坡稳定分析

利用二次开发的有限元软件ANSYS,形成渗流与边坡稳定分析程序模块,计算得到库水位回落条件下的土石坝渗流场;据此分析非饱和土强度、土体密度随含水量变化的关系及渗透力作用;利用强度折减有限元技术分析了水位降落过程中渗透系数、水位降速对边坡稳定性的影响.结果表明,库水位降落初期,坝内浸润线下降,下游坝坡稳定性增大,但此时上游坝坡稳定性仍大于下游坡;饱和渗透系数相同时,库水位降落速度越大则上游坝坡稳定性越差,不同水位降落速度对较小饱和渗透系数的土石坝渗流场及边坡稳定性影响程度较小,对较大渗透系数的坝体则影响较大;水位下降速度相同,则坝体饱和渗透系数越小其上游边坡稳定安全系数越小.     

水位下降对平山水库黏土心墙坝渗流场和稳定性影响分析

本文以平山水库黏土心墙坝为例,计算得到了库水位从校核洪水位下降至正常蓄水位和死水位,坝体内部浸润线分布和上下游坝坡的最小安全系数。结果表明:随着库水位下降,浸润线也逐渐降低,心墙内浸润线由直线变为折线;校核洪水位时最大渗流速度可达0.4503m/d;上下游坝坡的最小安全系数随水位降低而减小,但均满足规范要求;水位下降导致心墙与上游坝体交界处的剪应变范围增大,并有向上游坝坡扩展的趋势。     

水位骤变下土石坝非稳定渗流及稳定分析

以库水位骤变全过程为分析工况,基于非稳定渗流理论,考虑渗透系数与基质吸力之间的非线性关系,研究了典型土石坝工程的非稳定渗流场变化规律和渗透稳定性,并对坝坡瞬态抗滑稳定系数进行了计算。结果表明:水位骤变过程中,坝体处于非稳定渗流状态,浸润线呈突起弯曲状并不断变化,且水位变化速率越快,弯曲越明显;水位骤升阶段,非稳定渗流场等势线整体向上游偏移,对应大坝典型部位的渗透坡降明显大于该水位时稳定渗流场的,且水位上升速率越大,渗透坡降越大,超过允许渗透坡降时可能发生渗透破坏;上游坝坡在非稳定渗流阶段的瞬态稳定安全系数变化较大,水位升高对其稳定有利,水位骤降超静孔隙水压力来不及消散,形成反向渗流,坝坡稳定性降低明显,且水位下降速率越大,稳定性越低。     

先锋岭水库水位下降期坝坡稳定分析

先锋岭水库水位下降期,由于坝体内孔隙水压不能及时消散的影响,坝体内的水无法排出,久而久之其水位便会高于库内水位。长期的高水位运行容易降低坝坡的稳定性,导致坝坡应力失去平衡而出现失稳情况,给水库的安全运行埋下安全隐患。为了能够确定先锋岭水库加固后大坝的坝坡稳定安全系数,分析了库水位下降期渗流稳定、坝坡稳定情况,并通过采用极限平衡法与有限元法对库水位下降期坝坡稳定性进行计算。结果表明,当渗透比降小于0.3 J时,坝坡稳定安全系数会随着库水位的下降变得稳定;当渗透比降大于0.3 J时,坝坡稳定安全系数会随着库水位的下降而下降。本次坝体水位骤降时的渗透比降是0.292 J,小于允许渗透比降,其背水坡、迎水坡在多种工况下的抗滑安全系数均满足设计规范要求值,并不存在不利水位。     

动态水位影响下的土石坝稳定性分析

水库在运行的过程中为满足一定的需求,水位会在不同的区间之间进行动态的变化,而水位在变化的同时会引起相应渗流问题,从而影响到土石坝的稳定性。利用有限元软件Geo-Studio对土石坝在动态水位变化下的稳定性进行数值模拟。研究表明:在蓄水阶段上游坝坡的安全系数随着水位的上升逐步增加,库水位下降时,坝坡的安全系数呈现下降趋势,且库水位下降速率越大,坝坡失稳所需时间越短。     

库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析

库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。     

库水位骤降时平原水库均质土坝稳定分析

在均质土坝设计中,水位骤降通常是上游边坡稳定计算时需控制的工况。本文以天津某均质土坝为例,利用有限元对坝坡进行渗流分析,分析库水位骤降对渗流场的影响,研究库水位骤降时土坝坝坡的稳定情况。通过对不同库水下降速率的坝坡稳定分析,得到坝坡稳定系数随库水位骤降速率的变化规律。     

库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙坝抗震稳定性分析

利用岩土软件Geostudio,根据非饱和渗流原理,以某水利枢纽中的黏土心墙土石坝为例,分析库水位骤降偶遇地震作用下黏土心墙土石坝上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。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。研究成果可为实际工程管理运行提供一定的参考。     

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。     

库水位骤降时坝坡稳定性分析研究

库水位下降过快往往引起坝坡上游失稳。为了研究库水位骤降条件下坝体稳定性受非稳定渗流场的影响情况,采用有限元法,考虑非饱和区的影响对坝体非稳定渗流场进行模拟。利用得出的瞬态渗流场分布等结果,运用极限平衡法对坝坡稳定性进行计算分析。结果表明：非稳定渗流场分布影响上游坝坡稳定性;水位下降速度越大,上游坝坡稳定性降低速度越快,...     

库水位下降对新集水库均质土坝渗流及稳定性影响分析

针对库水位下降对土石坝坝体滑坡的影响,以新集水库均质土坝为研究对象,基于非饱和土体渗流的基本理论,分析了不同速度库水位下降条件下,均质土坝非稳定渗流场的变化规律,计算了在渗流作用下坝坡的安全系数,分析了水库从35 m正常蓄水位以速度0.1 m/d、0.5 m/d、1 m/d、3 m/d、6m/d、10 m/d下降到5 m最低水位坝体内浸润线和坝坡稳定性,得到了坝体内浸润线及坝坡安全系数随水位下降速度的变化规律,以期为新集水库坝坡的渗流稳定分析及正常运行提供参考。更多还原     

基于坡面冲刷的荆江典型岸坡稳定性分析

针对荆江典型二元结构的岸坡,采用横向冲刷计算公式探讨了不同水位升降阶段中,水流流速和含沙量对岸坡横向冲刷速率的影响以及岸坡断面形态的变化规律。在此基础上基于饱和-非饱和渗流理论,利用SEEP/w程序建立了二维非稳态渗流模型,模拟了其渗流场在水位升降条件下的变化过程,并基于摩根斯坦法计算分析了在考虑与不考虑坡面冲刷2种条件下岸坡稳定性的变化规律。结果表明:在水位上升期,当不考虑坡面冲刷时,岸坡稳定性是随水位上升而增大的,但当考虑坡面冲刷后,岸坡坡度逐渐增大,岸坡稳定性随水位上升而减小;在水位下降期,岸坡稳定性随水位下降而减小,且考虑坡面冲刷的安全系数下降速率明显大于未考虑冲刷时的情况。因此洪水期与水位下降末期是岸坡失稳的危险期,需重点监控。     

浅谈锁水阁水库大坝水位缓慢降落期的渗流及稳定计算

根据对锁水阁水库大坝非稳定渗流的分析,库水位由正常蓄水位缓慢降落至死水位期间(简称"缓慢降落期")的坝体浸润线明显比死水位时的稳定渗流期浸润线要高出很多,且上述库水位的缓慢降落情况并不少见。不论采用瑞典圆弧法还是简化毕肖普法,由此缓慢降落期浸润线计算所得上游坝坡抗滑稳定安全系数均比死水位时稳定渗流期浸润线计算所得的安全系数小很多。瑞典法计算上游坝坡的抗滑稳定安全系数小0.541,毕肖普法计算的小0.529。瑞典法计算库水位缓慢降落期的上游坝坡抗滑稳定安全系数小于规范规定值1.21,不满足要求。     

库水位骤降对均质土坝坝坡稳定的影响分析

采用理正分析软件进行非恒定渗流分析计算和边坡稳定分析,研究了不同库水位降落速度、坝体渗透系数和给水度条件下均质土坝非稳定渗流场的变化规律,分析了上游坝坡的稳定性随着库水位下降及坝体渗流影响因素的变化规律.结果表明:当渗透系数大于0.043 2 m/d时,上游坝坡的滑动安全系数随着库水的下降而趋于稳定,但当渗透系数小于该...     

降雨联合库水位变动对均质土石坝坝坡稳定特性影响研究

为研究降雨和库水位变动共同作用对均质土石坝坝坡稳定特性的影响,基于非饱和渗流原理,选择不同降雨强度、降雨类型(3种)及库水位升降速率,对土石坝坝坡稳定情况进行有限元模拟,结果表明:(1)无降雨水位变动时,水位变动速率主要影响上下游坝坡安全系数趋于稳定的时间,下游坡安全系数变化幅度整体要小于上游坝坡;(2)不同强度降雨和库水位变动同时作用时,降雨强度对上游坝坡的安全系数影响较小,上游坝坡最危险工况为水位下降4 m/d+40 mm/d降雨,安全系数为1.298,下游坝坡最危险工况是水位上升4 m/d+40 mm/d降雨,安全系数为1.443;(3)不同类型降雨和库水位变动共同作用时,此时坝坡稳定分析可分为3个阶段,各阶段安全系数变化随降雨类型呈现出复杂的变化特性。该研究成果为正确认识降雨联合库水位变动下的土石坝坝坡稳定性规律提供参考。     

砂岩压重对病险土石坝坝坡稳定性影响分析

基于极限平衡法和非饱和渗流理论,以某病险水库加固工程为例,针对其上游坝坡不稳的问题,提出采用砂岩压重进行处理的加固措施,对比计算加固前后上游坝坡在不同运行工况下的安全系数、滑裂面及浸润线,结果表明:砂岩压重加固后的上游坝坡安全系数增大明显,大于规范最小允许值,滑裂面剪出口上升至砂岩顶部平面与上游坝坡坡面交点位置,砂岩压重加固对坝体内浸润线的分布没有影响。研究成果可为今后大坝除险加固方案的优化设计提供参考。     

下游鱼塘对水库大坝渗流稳定及抗滑稳定的影响——以阳春市湴濛仔水库大坝为例

针对下游鱼塘对水库大坝渗流稳定及抗滑稳定的影响,以阳春市湴濛仔水库大坝为研究对象,采用达西定律、渗流理论和简化毕肖普法等经典理论及模型,根据大坝下游鱼塘水位修正模型,利用Autobank有限元分析软件,计算出该模型的渗流参数及抗滑稳定系数,并与未经修正的经典模型作对比。研究发现在考虑下游鱼塘的影响情况下,坝体渗流量显著增大,虽然上游库水位在正常蓄水位工况下,出逸点渗透坡降有减小,但其他工况下,出逸点渗透坡降均表现为增大。说明当水位升高至某一高程时,下游鱼塘的存在对大坝渗流稳定的影响是不利的,在工程中遇到大坝下游存在鱼塘的情况,要对渗流稳定产生的不利影响提高认识,采取贴坡排水等相应的措施。另外,考虑大坝下游鱼塘的影响情况下,上游坝坡抗滑稳定安全系数不变,下游坝坡抗滑稳定安全系数增大,说明大坝下游鱼塘对上游坝坡抗滑稳定无影响,对下游坝坡抗滑稳定有利。     

库水位变动联合持续性降雨条件下中小型土石坝边坡稳定分析

为研究库水位变动和持续性降雨共同作用对中小型土石坝坝身渗透和稳定的影响,根据非饱和渗流原理对土石坝在渗流应力耦合状态下遭遇库水位变动和不同强度持续性降雨时的渗流和坝坡稳定性情况进行有限元模拟,结果表明:库水位变动速率相同而降雨强度不同时上下游坝坡的安全系数变化差异较小,上下游坝坡的安全系数对水位变动更加敏感,且上游坝坡安全系数对水位变动的敏感性高于下游坝坡;上游坝坡的最危险工况为库水位骤降2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用;下游坝坡的最危险工况为库水位骤升2 m/d联合15 mm/d持续性降雨共同作用。该研究成果为正确认识库水位变动联合持续性降雨条件下的土石坝坝坡渗透稳定规律提供参考,并为中小型土石坝遭遇极端工况条件时进行风险分析和应急管理提供参考依据。