防渗墙施工缺陷对土石坝渗流与稳定的影响分析

防渗墙作为土石坝的重要隐蔽工程,其施工质量直接影响防渗墙的功效,关乎大坝运行安全。结合工程案例,采用有限元法分析了防渗墙不同施工缺陷对大坝渗流稳定的影响,如防渗墙存在初始裂缝、材料渗透系数不足和墙体悬挂深度不够等。分析结果表明:当防渗墙潜在裂缝位于坝体土层或强风化层时,结构可能发生局部渗透破坏或整体坝坡失稳;当防渗墙渗透系数与坝体土层的防渗系数相近时,大坝抗滑安全系数小于允许值,坝体浸润线偏高将影响结构整体稳定;当防渗墙悬挂深度仅到强风化层时,坝底渗流路径缩短,渗流量增大导致大坝抗滑安全系数偏小,不满足结构整体稳定要求。因此,在实际工程中,应严控施工工艺,防止防渗墙出现质量缺陷,从而保障大坝安全运行。     

土石坝加固工程中缺陷防渗墙渗流特性研究

为了研究不同防渗墙质量缺陷对工程渗流特性的影响,以某实际工程为例,采用饱和-非饱和渗流有限元理论,利用ABAQUS有限元程序对土石坝加固工程中防渗墙墙底沉渣、墙体未入岩、墙体渗透系数过大、墙底开叉这几种缺陷进行二维、三维渗透特性分析,结果表明:墙底沉渣对工程渗流特性的影响不大;防渗墙渗透系数须达到设计值,若进一步降低渗透系数,不但增加施工成本和增大技术难度,而且防渗效果未发生明显变化;墙体未入岩明显增大了坝后渗漏量,改变了坝体原有的渗流形态,原因在于防渗墙无法截断坝基覆盖层处的渗流通道;墙底开叉宽度越大,浸润线高度越高,对工程渗透稳定性影响越大。     

深厚覆盖层地基渗流控制措施效果数值分析

结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了地基防渗墙深度、铺盖长度及覆盖层土体渗透性等因素对坝基渗流控制效果的影响。结果表明:覆盖层渗透系数较大时,覆盖层成为大坝渗流的主要通道,防渗墙只有完全截断覆盖层才能取得较好的防渗效果;当采用悬挂式防渗墙时,防渗墙深度取其与覆盖层厚度之比为0.7左右时较为合理;单纯依靠铺盖不能有效控制覆盖层地基渗流;覆盖层渗透性是坝基渗流控制较敏感因素,其渗透系数大小及渗透各向异性均对大坝渗流场有一定影响。     

基于ABAQUS的土石坝防渗墙渗流稳定性研究

为了研究双排防渗墙的防渗效果,基于数值模拟,分析防渗墙间距、嵌入深度及渗透系数对大坝渗流稳定性的影响。结果表明,大坝防渗墙的防渗系数对防渗效果有重要影响,防渗墙的渗透系数大于10^-7cm/s,随着主副墙渗透系数比值的增大,防渗墙的折减水头梯度变大;墙体防水帷幕未插入基岩时,主副墙的帷幕深度对坝基渗流稳定性影响较大。主墙水头折减和水力梯度随着帷幕深度比值增大而增大。主副墙的帷幕插入新鲜基岩,主防渗墙的最大水力坡降为92.9,副墙最大允许水力坡度为75.6,采用副墙下接帷幕深度10m和主墙下接帷幕深度50m的设计方案可以满足防渗要求。     

斜卡水电站面板堆石坝三维渗流计算分析

采用有限元法,对斜卡水电站面板堆石坝进行了三维渗流计算分析,讨论了面板、防渗墙出现裂缝及帷幕灌浆劣化、帷幕减薄对三维渗流场分布和渗流量的影响。计算结果表明,由于斜卡坝址覆盖层深厚(45~100 m),加之基岩渗透性强,防渗墙和帷幕上下游水头差大,正常运行方案渗流量可达0.642 m3/s。面板和防渗墙出现裂缝对大坝整体渗流场影响较小,而通过坝面和防渗墙的流量显著增大;帷幕劣化或变薄使坝基渗流量明显增加。加厚帷幕和减小其渗透系数是加强防渗效果的有效措施。     

基于数值模拟的土石坝防渗墙渗流稳定性分析

为了研究混凝土防渗墙在不同工况下的渗流稳定性，基于数值模拟系统，分析防渗墙深度对渗流场影响以及材料渗透系数敏感性变化规律。结果表明：(1)坝基渗流量及坝后出逸点水力坡降受防渗墙的深度影响较大，随防渗墙深度的增大，坝基渗流量和总渗流量减小。当防渗墙深度小于40m时，坝基渗流量和总渗流量随防渗墙的深度增大而显著减小。(2)当防渗墙底端为不同材料的交界面时，墙底水力坡降较大，实际工程中应尽量避免墙底位于不同材料的交界处；对于封闭式防渗墙，需设计较大的嵌固段深度，以保证墙体不发生严重的局部冲刷。(3)当无量纲渗透系数小于1时，随渗透系数比的增大，不同工况下防渗墙底部水力坡降减小，但减小速率越来越平缓。研究结果显示，防渗墙深度大于40m即可满足防渗和大坝的稳定性要求。     

无限深透水坝基上悬挂式防渗墙控渗试验研究

无限深透水地基上巨厚覆盖层的渗流控制是大坝建设成败的关键问题之一。悬挂式防渗墙已在许多此类工程中使用,但其控渗效果和渗流机理的分析研究仍未达成共识。为了进一步研究悬挂式防渗墙的渗流机理和控渗效果,应用无限单元和有限单元结合法来模拟无限深透水地基,分析不同渗透系数、防渗墙深度和水头差时坝基渗流量和渗透坡降的变化规律,拟合出精度较高计算式,并通过渗流槽模型试验进行了验证。分析研究发现,悬挂式防渗墙在控制无限深透水地基渗透坡降方面效果明显,能有效遏制渗透破坏;在控制渗流量方面,悬挂式防渗墙深度越大效果越明显,但需要辅助措施联合控制才能实现经济合理、技术可行的目标。分析研究结果有利于进一步认清悬挂式防渗墙的控渗规律。     

覆盖层上面板堆石坝地基防渗墙深度探讨

随着大坝建设的发展,越来越多的面板堆石坝建立在覆盖层地基之上,防渗墙成为覆盖层地基中主要采用的防渗措施。由于覆盖层规模巨大,有时不得不采用悬挂式防渗墙。结合工程实例,采用有限元方法,分析不同防渗墙深度下,大坝和地基的水头线、渗流量以及水力坡降等渗流要素,从防渗墙渗流控制效果的角度探讨覆盖层地基中防渗墙的合理深度。结果表明：当覆盖层渗透系数较大时,防渗墙最好截断覆盖层插入基岩才能取得较好的防渗效果,当覆盖层无法被截断时,防渗墙深度取覆盖层深度的0.7倍较为合理。     

浅谈方洲水库大坝混凝土防渗墙施工质量控制及实施效果

方洲水库除险加固工程大坝混凝土防渗墙施工质量控制中,重点是把好泥浆拌制、槽段成槽、混凝土浇注等关键工艺质量关。工程实施后,墙体整体连续,较均匀,防渗墙渗透系数及透水率均满足设计要求;坝体渗流情况得到改善,浸润线降低明显,实测大坝浸润线低于理论计算浸润线,大坝运行状态正常。     

防渗墙裂缝对沥青混凝土心墙坝坝基渗流的影响分析

以某深厚覆盖层沥青混凝土心墙堆石坝为例,通过建立三维有限元模型进行渗流分析,研究其防渗墙裂缝宽度及裂缝型式对坝基渗流场的影响。结果表明,防渗墙完好条件下,坝基渗流量及渗透稳定性满足规范要求;随着防渗墙裂缝宽度以及裂缝条数的增加,大坝防渗截面的总渗流量显著增大,除裂缝外其余部位渗流量均有所减小,坝址下游溢出点土体发生渗透破坏。     

小浪底水库坝基防渗墙裂缝对渗流控制的影响

小浪底水库坝址处河床覆盖层最深达70余米,采用混凝土防渗墙控制强透水地基的渗流。按三维渗流计算结果表明:防渗墙出现裂缝的位置越高,防渗墙下游心墙底部的相对水头越大,裂缝靠心墙底部最危险,因此,确保心墙与防渗墙连接处的施工质量至关重要;防渗墙出现裂缝开度小于0.3cm时,对渗流场的影响不大,防渗墙下游心墙底部最大相对水头值仅为2.02％;防渗墙完好,上游天然淤积铺盖没有明显防渗作用,只有当防渗墙出现裂缝或开叉时,淤积铺盖的防渗作用才比较明显。     

深覆盖层上面板堆石坝渗流与防渗墙变形特性研究

斜卡面板堆石坝最大坝高110 m,坝基覆盖层深厚（45～108 m）,基岩结构松散,渗透性较强。采用有限元法,对斜卡面板堆石坝及坝基进行了三维渗流及应力应变计算分析,讨论了帷幕厚度、深度与渗透系数对坝基渗流场的影响,分析了防渗墙在施工蓄水过程中的变形趋势以及趾板的沉降规律。结果表明,帷幕是防渗的薄弱环节,帷幕渗透系数增大与深度减小会使总流量显著增加;增大帷幕厚度可较大程度减小渗流量。防渗墙竣工期向上游变位,蓄水期受水推力作用向下游变形。防渗墙与连接板接合部位发生错动,但量值不大。     

西藏老虎嘴水电站左岸渗流控制优化

西藏巴河老虎嘴水电站左岸副坝、防渗系统、围堰和厂房等均坐落在最深达206m的覆盖层之上。根据其工程地质条件，建立了能够反映其主要工程地质构造和坝基面几何形状的三维有限元模型，详细分析了其防渗墙的长度、深度以及覆盖层渗透性对下坝址左岸坝基渗流场的影响，提出布置长300m、深80m的悬挂式混凝土防渗墙或防渗帷幕的渗流控制优化设计方案，并建议采取反滤防护工程措施保护下游出逸面岸坡。     

大容山（高垌）水库均质土坝防渗设计

大容山（高垌）水库主坝为均质土坝,由于清基不彻底、坝体填土压实度和渗透系数不满足规范要求、坝基岩土渗透系数不满足要求,虽经1961年至1997年五次加固,坝体和坝基仍渗漏严重。为此,采用坝体塑性混凝土防渗墙与坝基帷幕灌浆进行防渗处理相结合的加固方案。经核算,加固后浸润线明显降低,渗漏量明显减少,防渗效果显著。同时对溢洪道、输水设施、管理设施、进库上坝公路等,进行全面彻底的加固和改扩建,使其功能和效益得到充分发挥。     

混凝土防渗墙开裂对坝基渗透稳定性的影响

采用渗流有限元方法分析混凝土防渗墙开裂对坝基土体渗透稳定性的影响。以冶勒水电站工程为例,分析在坝基地层地质条件复杂、各岩层的渗透特性差别较大的情况下,在坝基混凝土防渗墙开裂时,坝基覆盖层各土层渗透破坏区的范围,同时还对坝基渗透破坏区域进行了渗透扩展过程分析。计算结果表明:若防渗墙不开裂,设计防渗工况能满足工程安全要求,若防渗墙开裂,则坝基土体可能会发生渗透破坏,而且防渗墙裂缝宽度和条数对坝基渗透稳定性和渗透破坏区范围的大小有重要影响。     

瀑布沟高心墙土石坝渗流分析

在深覆盖层地基上修建高土石坝,其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题.防渗墙与土质防渗体连接处是抵御渗透破坏的关键部位.根据瀑布沟土石坝防渗体系的结构特点,利用有限元方法对瀑布沟土石坝进行了渗流分析.结果表明:坝体渗流与应力变形计算时,副防渗墙按40％承担水头较为合适;连接部位的渗透坡降是非均匀变化的,混凝土结构顶部的渗透坡降较大,心墙底部出口处的渗透坡降较小;坝体与两岸相接部位心墙底部渗流出口处的坡降最大.研究结论可以为类似工程提供参考和借鉴.     

云州水库副坝区防渗工程设计与施工

云州水库运行30多年来,虽经过续建和加固,但未从根本上解决水库主要建筑物自身安全和对下游地区的防洪安全.水库副坝区渗漏严重,高水位运行时存在渗流稳定问题.经过论证分析,副坝区采用混凝土防渗墙垂直防渗,防渗墙截渗总面积3万m2.防渗墙工程已建成1a多,截断了副坝及库岸区强渗漏带,减小了库区渗漏,消除了安全隐患.     

基于流固耦合的坝基中弱透水层对渗流的影响分析

深厚覆盖层坝基中存在弱透水层时,弱透水层往往既是隔水层又是软弱夹层,是利用其作为渗流控制依托层,还是不考虑其防渗作用,关系到防渗工程的成本、进度等。流固耦合能较真实反映出弱透水层对坝基渗流场和应力场的影响,该文以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性,同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,借助ADINA进行双场耦合求解,分析上江坝深厚覆盖层坝基中弱透水层对土石坝渗流场、应力场和自身应力应变的影响。研究表明:半封闭式防渗墙和弱透水层可形成坝基内部的联合防渗体系,能达到显著的渗流控制效果,大坝渗流量、坝基出逸坡降和弱透水层自身应力应变均小于其允许值,能保证大坝的安全稳定运行。但同时防渗墙和弱透水层承受的应力应变会相对增加,需要采取合理的工程措施给予辅助。实例中防渗墙深度相比封闭式防渗墙减小近60 m,若方案能给与采用,可大大减少工程造价。因此,坝基内部若存在弱透水层应该给与足够的重视,科学论证后若能加以利用,能做到事半功倍。