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。     

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 ,并对构皮滩拱坝渗控措施的有效性和合理性进行了评价     

高拱坝三维渗流分析及渗控措施优化研究

在拱坝运行期,基于拱坝-地基模型,模拟大断层破碎带、主要裂隙结构面等地质构造和排水孔幕等渗控措施,进行三维渗流分析,重点分析坝基帷幕灌浆及抗力体排水洞对坝基渗流的影响,并针对坝肩不同帷幕长度、下游抗力体排水洞布置型式以及坝基帷幕灌浆深度进行敏感性分析和优化研究,据此确定科学合理的防渗措施。     

向家坝水电站坝基渗控效果研究

为了降低坝基扬压力和减少坝基渗漏量,向家坝工程在坝基设置了防渗帷幕和排水孔幕等渗控措施。基于饱和渗流理论,建立了典型坝段渗流计算模型,采用FLAC3D软件渗流分析模块对坝基渗流场进行了计算,研究了坝基扬压力和排水孔涌水量在不同情况下的变化规律。研究结果表明,向家坝坝基渗控措施排水降压效果明显,可以满足大坝安全稳定的要求。研究成果可对类似工程渗控设计提供参考。     

乌东德水电站首次蓄水期坝基渗流控制效果评价

在特高拱坝首次蓄水期,对坝基渗流控制效果进行评价是保障大坝安全的重要依据。以岩溶地区300 m级特高拱坝乌东德水电站坝基为例,利用监测成果分析、测试分析、工程地质分析等手段,分析了首次蓄水期坝基渗流变化规律及分布特征,以及蓄水过程中产生的局部渗漏问题,评价渗流控制措施的工程效果。结果表明：乌东德水电站首次蓄水完成后,幕后渗压折减系数一般为0.08～0.27,最大0.40,均在规范允许范围;幕后山体地下水位增加0～13 m,幕后排水孔出水总流量6.5 L/s,总体变化均较小;水化学与地质信息表明右岸733 m灌浆平洞局部渗水来源主要为坝后水垫塘。综合表明,坝基扬压力正常,渗漏量总体较小,渗流状态趋于平稳,大坝防渗帷幕及排水幕效果理想,在同类工程中处于较优水平。     

江口拱坝坝基渗流场有限元法分析

运用固定网格结点虚流量法及排水子结构技术，对江口拱坝坝基的防渗与排水渗控制施、两岸山体边界条件、隔水岩层阻渗及岩体成层产状等因素在影响坝基渗流场特性中的具体作用进行了计算分析。结果表明，排水子结构技术在精细求解复杂坝基渗流场中具有明显的优势，它在理论和算法上严密，完全能仿真模拟各个排水孔的几何尺寸及排水降压的真实水力行为，不仅能明显地提高计算效率，还能使渗流场的精度大大提高。     

混凝土坝坝基排水孔间距对渗流场的影响数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟坝基渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。分别计算排水孔间距为2m、3m、4m三种工况下坝基渗流场,详细分析和探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。分析表明,排水孔间距越小,排出的渗流量相应增加,扬压力有所减低,但是坝基排水孔、坝体下游消力戽排水孔间距由3m减小到2m或增加到4 m时,对坝基整体渗流场及坝基扬压力影响并不明显,所以坝基内的排水孔间距可以取为较大值。     

水利枢纽运行期软岩坝基渗流控制效果评价与数值分析

以广东省新丰江水电站工程为研究对象进行数值模型的构建,对软岩坝基渗流控制效果进行数值分析与评价,结果表明,现有防渗、排水设计可将坝体与坝基岩层内水头值显著减小,有效地降低坝基扬压力,相比于无渗控措施工况,可减小一半的扬压力;依靠排水设施实现坝基扬压力降低,防渗帷幕在坝基扬压力降低方面贡献很小。在已有的渗流控制措施下,当帷幕的渗流系数达到5.5 Lu时,坝体和坝基内等水头线的分布及坝基的扬力值没有显著的改变,而坝基的总渗流量和坝基的排水孔排水量的改变仅为7.1%。三维有限元渗流计算表明,现有防渗、排水系统可降低坝基扬压力,减小坝基渗漏量,帷幕可降低坡坝段坝基扬压力;在帷幕渗透系数为5.5 Lu时,各坝段坝基扬压力变化不明显,坝基渗流量增加9.1%。     

缅甸伊江上游某水电站坝基渗控效果研究

对于有断层带存在的坝基,其防渗帷幕和密集排水孔幕的效果是水利水电工程安全的关键问题之一。针对伊江上游某重力坝基础,利用三维渗流场有限元精细求解技术,建立了伊江上游某坝基渗流场计算模型,分析了断层带范围内防渗帷幕失效和坝基排水孔不同间距条件下的渗控效果。成果表明:断层带范围内防渗帷幕失效,坝基渗流量增大,但扬压力折减系数仍满足设计要求;排水孔幕间距扩大1倍,渗控效果并无明显变化。成果可为类似坝基渗控设计提供参考依据。     

小湾高拱坝坝区渗流场对应力场的影响

结合小湾水电站高拱坝工程，分析坝区岩体多重理解隙网络渗流的特点及渗流对应力的影响机理，采用多重裂隙网络模型和有限元数值方法对小湾高拱坝建坝蓄水后坝区渗流场和渗流场影响下的应力场进行分析计算。可以看出，建坝蓄水使坝区渗流场发生较大变化，且使大坝附近的坝基岩体竖向有效应力有增大，也使坝肩岩体的拉应力增大。     

观音岩水电站坝基三维渗流场数值模拟

坝基渗流是威胁观音岩水电站安全运行的主要问题之一。针对观音岩水电站坝区复杂的地质条件和多重渗控措施,建立较为精细的坝区三维整体计算模型,采用基于计算流体力学(CFD)的三维非稳态水气两相流渗流模型,对正常蓄水位下的坝基三维渗流场进行了数值模拟,并重点分析了典型剖面的渗流特性和渗控措施的渗控效果。分析表明,坝基渗流场中的水头、水力梯度、扬压力、渗流量等基本都在正常范围内,不会对坝基渗流安全稳定构成较大威胁;防渗帷幕和排水系统的渗控效果显著,有效改善了坝基渗流场的分布,渗控布置方案合理有效。     

黑河金盆水库坝区三维渗控效应评价与材料参数敏感性分析

渗流控制是土石坝工程建设面临的关键问题之一,渗流分析是实现渗控效应评价和渗控优化设计的主要途径。针对黑河金盆水库工程区复杂的地质条件和渗控措施,建立包含主(副)坝、坝基、库盆和左岸单薄山梁的三维渗流计算模型。为确保数值计算的稳定性和收敛性,采用Signorini型变分不等式方法,对黑河金盆水库坝区进行长期稳定渗流精细模拟。基于实测结果与数值计算成果的对比分析,论证了Signorini型变分不等式方法在土石坝枢纽渗流分析中的有效性和正确性。基于数值计算结果深入分析了坝区的渗控效应及渗透稳定性,研究了渗控效应对黏土心墙、帷幕、山岩材料渗透参数的敏感性。结果表明:黑河金盆水库坝区各分区渗流量和各关键部位的最大水力坡降均在安全稳定范围内,工程渗控措施效果显著;坝区渗控效应对防渗帷幕以及山体材料渗透系数的变化较为敏感,坝体内部总水头及关键部位水力坡降随黏土心墙渗透系数的增加而增加。研究成果对土石坝坝区整体渗流分析及渗控优化设计具有借鉴意义。     

溪洛渡300m级高拱坝坝基的渗流稳定工程措施

扼要介绍了溪洛渡300m级高拱坝的水文地质条件,并结合钻孔注水试验、单洞渗水试验、地下水示踪-连通试验和钻孔压水试验,详述了坝基岩体透水性、坝区岩体渗流特性、两岸地下水位及其动态变化规律、玄武岩的构造特点及其对渗透性的影响、坝区裂隙岩体透水性与风化卸荷的关系、坝区玄武岩的透水性、坝区茅口组灰岩的水文地质特点及渗透特性。根据坝址区水文地质及其渗流特性,制定了溪洛渡高拱坝的渗流稳定的工程措施。简要介绍了采用"复杂三维渗流控制分析计算程序"分析的成果。最后与二滩工程渗流稳定工程措施进行了比较。     

万家口子水电站拱坝坝基三维渗流场分析及渗控措施研究

运用Visual Modflow软件对万家口子水电站拱坝坝基渗流进行了模拟研究,用六面体单元精确模拟了排水孔孔径、孔深和孔距及帷幕的空间分布,同时对影响渗流场主要的渗流通道,如不整合面、断层、裂隙带等进行了精确模拟,在此基础上分析了坝基渗流场分布规律。综合评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗流控制能力和局部渗流控制薄弱环节。研究表明,不整合面对坝基渗流特性影响很大,建议施工时应尽量开挖到不整合面以下,或将帷幕穿透不整合面以提高帷幕的防渗效果。     

地下厂房洞室群渗流场及渗控措施效果数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟地下厂房洞室群稳定渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。通过多工况的计算,详细分析地下厂房洞室群渗流特性以及其中帷幕及排水幕的渗流控制效果,同时探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。计算结果表明：地下厂房洞室群天然水位较高,渗流控制措施对厂房洞室群渗流场可起到很好的控制作用,排水孔的排水减压作用明显,防渗帷幕能够有效降低扬压力以及水力坡降的分布,有利于围岩稳定。另外,坝基及消力戽排水孔间距对渗流场影响并不明显。     

混凝土坝基渗流控制效果及耐久性分析研究

20多座已运行30年以上大坝的坝基渗流性态分析表明,大多数大坝坝基渗控效果和耐久性较好,坝基渗漏量逐渐减小并趋于稳定,坝基扬压力满足或基本满足设计要求。设计时未能合理采用渗控措施,施工中没有形成完整帷幕,坝基开挖遗留下重大缺陷,以及帷幕灌浆遭遇地下动水干扰,是影响渗控效果和耐久性的一些重要因素。运行中需定期开展坝基析出物分析,继续对硫酸盐的侵蚀危害机理进行深入研究,及时疏通排水孔和对帷幕进行补强灌浆处理。     

旭龙水电站坝基及右岸地下厂房防渗排水效果研究

为优化金沙江上游旭龙水电站坝基及右岸地下厂房区渗控布置方案,运用三维有限元渗流模拟方法,分析比较了大坝运行期不同设计方案P1、P2、P3和P4的渗流控制效果。结果表明:在拟定基本方案P1条件下,坝基及地下厂房区围岩内形成明显的地下水降落漏斗,渗流控制效果显著,主帷幕水力比降为17.0;设计方案P2优化了排水孔布置,在基本方案基础上将排水孔间距扩大一倍,计算结果表明帷幕后水压力较基本方案抬升明显,坝基主帷幕水力比降减小为7.6,渗流量略微上升,但增幅不超过3.7%;方案P3减小了帷幕设计深度,结果依然能够达到与方案P1近乎相同的渗控效果;对方案P4帷幕渗透系数敏感性进行分析,计算结果表明帷幕渗透性对区域渗流场影响较大,主帷幕比降为43.3,渗流量减少约20.9%。由于坝址深部岩石渗透性弱,在确保地层完整性较好的条件下可适当简化帷幕布置;排水孔间距为3～6 m布置时,渗透量变化较小;渗流场对帷幕渗透性变化较敏感,应保证防渗帷幕施工质量。该研究成果可为大坝及地下厂房区帷幕、排水设计与施工提供参考。     

三峡大坝基础渗流控制措施效果分析

 通过对三峡大坝左#9～右#21坝段基础渗流场的有限元数值模拟，对比分析了排水孔幕的孔距、建基面的高程以及封闭和不封闭防渗排水的型式对渗流控制效果的影响，并采用接近实际的设计排水孔距， 用三维模型模拟分析了防渗排水系统的渗控效果。研究结果表明，虽然渗透剖面图显示坝基岩体的渗透性很小，但帷幕结合排水孔的防渗排水措施仍是必要的，此设计方案具有较好的渗控效果。     

深冲积层上高面板堆石坝运行期渗流特性仿真研究

渗流控制是深冲积层上修建高面板堆石坝需要研究的关键技术问题,以某高面板堆石坝工程为对象,考虑坝体结构、渗控体系、深冲积层以及基岩分布等要素,建立三维有限元计算模型,然后采用改进节点虚流量法,进行正常运行期的坝区三维渗流特性仿真计算与分析。结果表明,混凝土面板、趾板、防渗墙及灌浆帷幕形成的空间封闭防渗体系能够有效控制坝区渗漏,保证坝体及坝基的渗透稳定,但尽管如此,深冲积层的坝基和地质条件复杂的两岸坝肩的渗流控制难度较大,对防渗墙和灌浆帷幕的要求较高,在大坝渗控设计和施工时予以重点关注。     

陈村拱坝24坝块帷幕的监测与补强

陈村重力拱坝24坝块基础的防渗处理,曾先后采取前堵后排和打侧向排水孔的办法,但帷幕后部渗压力仍远远超出设计允许范围。通过长期观测资料的分析,初步确定坝基帷幕已受损坏;经原型放水试验,摸清了帷幕损坏失效的具体部位;采用丙凝化灌对帷幕进行补强、并增设两个排水孔后,实测该部位幕后渗压力明显下降,满足了设计要求。