复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法,建立了三维有限元数值计算模型,对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性,选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型,详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况,并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致,论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场,并计算缺陷渗漏量。     

平原水库复合土工膜缺陷渗漏影响因素数值分析

使用Flac3d数值模拟软件,以南水北调东线大屯水库为原型,建立平原水库复合土工膜缺陷渗漏数值计算模型,分析缺陷孔径、位置、水头高度及多缺陷联合作用对平原水库实际工程渗漏量的影响。结果表明:数值计算结果和室内试验结果吻合度较高,可用于实际工况分析;复合土工膜缺陷的数量和水头高度是影响复合土工膜缺陷渗漏的主要因素,其次为缺陷尺寸、缺陷间距和缺陷位置;复合土工膜缺陷尺寸较小和距坝脚较远时对复合土工膜缺陷渗漏量影响较小;复合土工膜缺陷渗漏量随缺陷数量和库水位的增加呈线性增长的趋势,当缺陷距坝脚小于100 m,且缺陷尺寸大于10 mm,同时缺陷间距较小时,应重点排查修补。     

土工膜缺陷对土石坝渗流特性的影响及控制措施

由于土工膜因缺陷导致的渗漏问题可能对土工膜防渗土石坝工程安全造成隐患,为此模拟不同的土工膜缺陷大小和位置,分别采用剔除单元法和渗透系数放大法对存在缺陷的土工膜坝面防渗土石坝进行饱和-非饱和三维渗流场有限元数值仿真计算,分析土工膜不同缺陷条件下大坝整体及局部渗流场变化规律。计算结果表明:土工膜缺陷渗漏仅对缺陷附近坝体局部渗流场分布产生较大影响,对大坝其他部位影响不大;土工膜缺陷位置越低,缺陷处水头越大,缺陷渗漏量增加越明显,并使缺陷处膜后坝体浸润线局部抬高。最后,针对土工膜缺陷渗漏提出了若干工程设计控制措施。     

平原水库土工膜防渗特性分析

复合土工膜防渗措施是解决平原水库渗漏问题的有效手段。为了研究平原水库土工膜防渗特性,以山东省清源湖水库为例,采用数值模拟与现场实测相结合的方法,建立了基于饱和-非饱和渗流微分方程的土工膜防渗围坝渗流有限元分析模型,并将计算结果与实测数据进行了对比。研究表明铺设土工膜防渗后,非饱和区域显著增加,忽略非饱和区域会使得渗漏量计算值偏小、浸润线及溢出点高度计算值偏低,令设计者低估渗漏的严重程度,不利于坝体的渗流稳定;土工膜缺陷因素(如缺陷的位置、尺寸、数目及与其下垫层的接触情况)对渗漏量和围坝浸润线亦有较大影响;土工膜缺陷及土工膜与下垫层的接触情况主要取决于施工质量,在施工期对土工膜缺陷进行严格控制,可有效减少渗漏量,对平原水库的安全运行具有十分重要的意义。     

复合防渗衬垫缺陷渗漏量计算方法探讨

复合衬垫系统的渗漏量是评价衬垫系统的一个重要指标,笔者假定膨润土中流线垂直向下和不考虑土工膜与土工织物之间空隙的影响,根据水流的连续条件,利用解析的方法,对土工膜上存在孔洞缺陷的土工膜＋GCL复合衬垫系统的缺陷渗漏量进行数值模拟。然后通过试验验证,得出该计算模型可以作为存在孔洞缺陷的土工膜＋GCL复合衬垫系统渗漏量的一个计算手段。     

土石坝防渗(复合)土工膜缺陷及其渗漏问题研究进展

在国内外众多土石坝采用(复合)土工膜防渗的工程背景下,分析了坝面或坝内土工膜缺陷的类型及产生缺陷的原因。归纳总结了国内外已有(复合)土工膜缺陷渗漏问题的研究成果,认为现有研究成果不适用于解决高土石坝复合土工膜的缺陷渗漏问题。同时认为高土石坝复合土工膜的缺陷演化规律、缺陷渗漏对坝体渗流场分布及对大坝安全的影响,以及如何采取有效的限渗减漏措施预防和减小缺陷渗漏量,已成为高土石坝复合土工膜防渗工程发展的瓶颈。为此,建议对复合土工膜的缺陷渗流特性进行试验研究,同时采用理论分析、数值模拟和工程实例反馈分析等手段对土石坝中复合土工膜的缺陷渗流及缺陷演化等相关问题进行系统研究,以便为复合土工膜防渗高土石坝的渗漏安全评判、预防及修复等方面起到理论指导作用。     

土工膜防渗低水头平原水库渗流场及膜体稳定性

针对平原水库土工膜稳定及渗漏等问题,结合珠江三角洲某土工膜防渗平原水库实际工程,建立渗流有限元模型,模拟施工和运行过程中土工膜破损和缺陷情况,分析土工膜缺陷对库底土工膜膜体稳定性和渗漏量的影响。结果表明:平原水库库内未储水时,土工膜缺陷对平原水库渗流场和库底土工膜稳定性的影响甚微;当库内及外江水位均处于高水位时,缺陷处膜下压力水头最大,但土工膜仍可维持稳定;当土工膜缺陷距离排水盲管30m,且缺陷孔径为0.5~3.0cm时,孔径变化对缺陷处渗漏量的影响较小,但缺陷数量和位置对缺陷处总渗漏量影响显著。     

随机多缺陷条件下土工膜防渗土石坝渗漏特性

由于土工膜缺陷渗漏可能对土工膜防渗土石坝的防渗安全性造成隐患,采用饱和-非饱和渗流有限元理论,对坝面防渗土工膜多缺陷随机分布下的典型土石坝进行三维渗流场有限元模拟,合理考虑土工膜缺陷的数量、类型、位置、大小及其分布,重点分析土工膜的渗透量和缺陷渗漏量及膜后浸润面的变化规律。结果表明:与单缺陷条件下大坝渗流特性相比,坝面完好部分土工膜的渗透量变化不大,但多缺陷引起的渗漏量明显增大,导致大坝的总渗流量大幅增加。多缺陷会引起膜后坝体浸润面整体抬升,但局部浸润面高度变化与缺陷位置和数量明显相关,所在剖面缺陷位置越低,数量越多,浸润面抬升越明显。另外,膜后垫层水头局部分布规律与相邻缺陷渗漏的交叉效应相关。     

高土石围堰复合土工膜防渗三维有限元分析

如何在三维有限元计算中反映复合土工膜的力学特性是亟待解决的技术难题。总结了现有的土工膜数值模拟方法,在三维有限元计算中采用薄膜单元来模拟土工膜,建立了某高65 m的高土石围堰土工膜防渗三维有限元模型,土工膜与上、下游坝料接触部位均设置接触。为模拟施工填筑与蓄水全过程,分别计算了土工膜边界柔性约束与刚性约束2种工况。结果表明:薄膜单元较好地反映了土工膜柔性抗拉材料的力学特性,能适应三维有限元数值模拟中常用的分步填筑施工模拟法,且后处理中能直接展示土工膜的位移、应力云图,具有方便高效的特点;土工膜边界柔性约束位移分布均与刚性约束相同,只是最大主应力及拉应力分布区域略小于刚性约束,计算结果符合土石坝工程的一般规律。     

温泉水库坝体复合土工膜防渗工程设计

本文根据薄膜变形理论，采用试验图解法，确定复合土工膜的膜及土工织物的厚度；根据达西定理和孔。出流公式计算复合土工膜的正常和缺陷渗漏量；运用折线推力等方法，计组复合土工膜与保护层间的抗滑稳定，可供土石坝应用复合土工膜设计参考。     

复合土工膜土石坝渗流分析

复合土工膜作为一种新型防渗材料,在土石坝工程中已得到了广泛的应用。但关于复合土工膜的防渗机理及防渗效果还缺乏系统的理论研究,本文结合复合土工膜的防渗特性和机理,用有限元法对复合土工膜防渗土石坝进行渗流分析。计算结果表明,土石坝铺设复合土工膜后,改善了渗流情况,提高了蓄水能力。     

应用复合土工膜加固石砭峪沥青混凝土斜墙坝

介绍用复合土工膜加固石砭峪水库沥青混凝土斜墙坝的方案、技术路线和设计等.通过沥青混凝土斜墙现场取样和室内试验,得到石砭峪大坝沥青混凝土的强度,应用三维有限元法计算大坝在各运行水位作用下坝体各部位的应力应变,找出多年来大坝漏水的原因.决定采用充填灌浆和铺设复合土工膜相结合的处理措施,加固处理后的大坝经多次水位升降运行,性态正常,效果明显,渗流量仅40L/s.     

考虑土工膜缺陷的面膜坝渗透稳定性分析

为研究土工膜缺陷的面膜坝在库水位骤降情况下的渗流特性以及上游坝坡的稳定性,利用Geo-slope软件建立了破损土工膜有限元分析模型,对土工膜不同破损部位以及破损尺寸进行了渗流要素和稳定性分析。结果表明:土工膜破损位置越高,尺寸越大,浸润线抬升越高,渗漏量越大,但后者影响明显小于前者;当库水位高程降落至土工膜破损高程时,存在一个浸润线突然下降的“突变”初始稳定安全系数随着土工膜缺陷位置的变高和尺寸的变大而变小,安全系数总体上呈现先下降,后趋于稳定的规律,但在库水位高程经过土工膜缺陷处,存在一个突然上升的过程。研究成果为面膜坝运行过程中的稳定性评价和治理提供了参考。     

高面板堆石坝施工期防洪度汛的渗流问题研究

高面板堆石坝工程时常面临施工期挡水度汛的情形, 针对度汛期渗控体系不完善的渗流问题, 依托某高面 板堆石坝工程, 考虑坝体填筑、 防渗体系以及基岩分布等因素, 建立三维有限元计算模型, 并采用改进结点虚流 量法进行渗流场仿真计算, 得到不同度汛方案下坝体渗流场的水头分布、 浸润线和渗透坡降, 系统分析了施工期 挡水度汛情形的渗流场规律和特点。结果表明, 若坝体防渗体系不完整, 施工期坝体会引起显著的渗流问题, 易产生第二渗控线发生渗透破坏的危害, 应确保坝体挡水时渗控体系的有效性, 并严格控制第二渗控线的施 工质量。