方溪面板坝面板缺陷渗流特性及静动力稳定性数值模拟研究

针对目前面板缺陷下的面板坝渗流特性及静动力稳定性研究较少的问题,以方溪面板坝为例,利用Geo-studio软件建立了面板及缺陷有限元计算模型,数值模拟了不同缺陷情况及不同库水位情况下的面板坝动静力渗透稳定性,得到了坝体内部浸润线变化及坝体上下游的静动力安全系数变化规律。计算结果表明,缺陷的产生使面板处出现了渗漏通道,较完整面板来说大大抬升了面板坝内部的浸润线,主要浸润线抬升部位在靠近面板处,在下游坝坡处浸润线区别则较小;缺陷尺寸越大且缺陷高程越高,浸润线的高程越高,坝体渗漏量越大,但缺陷尺寸的影响小于缺陷高程的影响;上游坝坡的静力安全系数整体上随库水位的升高而上升,下游坝坡则相反。库水位水平高于缺陷高程时,缺陷高程越高,缺陷尺寸越大,安全系数则越低,同时上游坝坡的静力安全系数大于下游坝坡的静力安全系数;缺陷面板遇上地震工况时,上下游坝坡整体安全系数明显下降,下游坝坡在部分工况下处于失稳状态。研究成果对于面板坝灾害防治有一定积极意义。     

库水位骤降下除险加固后土坝安全性态响应及评价

为了研究库水位骤降对土石坝工程安全性态的影响,基于土体的非线性特性及渗透特性,利用有限元法模拟水位变动下的坝体渗流场及稳定性的响应情况,将得出的孔隙水压力、水面线等结果应用于上游坝坡的稳定性响应研究中。计算结果表明,水位降速越大,浸润线最高点越高,逆流越明显,上游坝坡稳定性越差,恢复至稳定的时间越久;坝体渗透系数越小,临水坝坡浸润线上凸现象越明显;坝内渗流场的变化滞后于库水位下降的时间。即便是除险加固工程,也要合理控制库水位的降落,为水位骤降时边坡类工程的合理运行与管理提供了可靠的依据。     

库水位+降雨条件下四方井粘土心墙坝坝坡渗透稳定可靠度分析

针对粘土心墙坝坝坡稳定仅局限于确定性分析,考虑到尚缺乏研究坝体材料空间变异性的问题,以四方井水库粘土心墙坝为例,对库水位联合降雨工况下的坝坡渗透稳定性进行数值模拟,同时基于Monte-Carlo法分析了可靠度规律。结果表明,单纯的库水位骤降监测点孔压随时间呈单调下降趋势,库水位骤降速率越大,孔压下降速率越快。降雨联合库水位工况在降雨时刻孔压有一个突升的过程;库水位骤降情况下安全系数随库水位下降呈先下降后上升最终保持不变,库水位骤降速率越大,最小安全系数越小,出现的时间亦越早;不同类型降雨工况安全系数在降雨过程中有一个突降的过程,最终安全系数回升至初始值,其中后峰型降雨安全系数降幅最大,前锋型降雨安全系数降幅最小;降雨发生在库水位骤降后期最为危险,最小安全系数也越小;库水位骤降情况平均失效概率约为30%,不同类型降雨条件下平均失效概率基本小于10%,降雨发生在库水位骤降不同时刻下失效概率平均约为60%。对降雨发生在库水位后期的情况应加强监测,防止坝坡失稳灾害的发生。     

非稳定渗流条件下含类泥质互层面板堆石坝稳定性分析

国外某水电站混凝土面板堆石坝施工期间,坝体分层碾压时层面形成类泥状物质,因无法彻底清除,从而导致堆石区80cm/10cm的互层。为分析类泥质互层对面板堆石坝坝坡稳定性影响,建立了含类泥质互层三维坝体渗流及二维坝坡稳定性分析模型,分析了非稳定渗流条件下坝体渗流场,研究了渗流作用下坝坡的稳定性。结果表明,蓄水及泄放洪期,类泥质互层对坝坡稳定性影响较大;滑弧底部基本是沿着类泥质夹层层面滑出;泄放洪期,水位骤降引起内水外渗,易导致坝坡失稳,因此提出控制水位下降速率以保证坝坡稳定性。     

非稳定状态下土石坝渗流及坝坡稳定分析

以云南省鱼龙水库为例,基于达西定律与渗流理论,并结合Geo-Studio有限元模块分析了上游正常蓄水位分别在10、15、20d内降落至死水位时坝体内部渗流场及临水坡面安全系数变化情况。结果表明,库水位在10、15、20d由正常蓄水位降落至死水位时,20d降落工况的坝体内部渗流场对坝坡稳定影响最小,坝体内部浸润线的降落速率与库水位下降速率密切相关,其浸润线分布密集变化缓慢,且该工况安全稳定系数最大为1.80,说明坝体内部渗流场变化越缓慢,土石坝坝坡安全稳定性越好。     

库水位降落作用下均质土石坝渗流场及坝坡稳定性分析

为研究某水库均质土石坝库水位降落作用下均质土石坝瞬态流场特性及其对坝坡稳定性的影响,基于饱和-非饱和非稳定渗流理论及极限平衡法,应用GeoStudio有限元分析软件中的SEEP/W及SLOPE/W模块进行库水位降落作用下的瞬态渗流场及稳定性数值模拟分析,探讨了不同速率库水位降落作用下的坝体内部渗流场及坝坡稳定性变化规律。结果表明,考虑非饱和渗流时,在库水位降落作用下,坝体浸润线变化滞后于库水位降落,且库水位降落速率越大,滞后现象越严重,上游坝坡内部形成倒流现象,产生指向坝坡外部的渗透压力;库水位降落作用下,坝坡稳定性呈现"降低—回升—平缓"的变化趋势,库水位降落速率越大,坝坡稳定性系数最小值越低,对坝坡稳定性越不利。研究结果可为土石坝边坡稳定性评价提供参考。     

高混凝土面板堆石坝竖缝止水失效时坝前粘土铺盖防渗作用分析

为探讨某高混凝土面板堆石坝在强震等作用下竖缝止水失效时坝前粘土铺盖的防渗作用问题,采用饱和—非饱和渗流有限元法构建三维有限元模型,分析了不同竖缝失效后竖缝处渗透流量明显增大,粘土铺盖坡降增大,但均在允许范围之内,粘土铺盖在止水失效时起到了一定的防渗作用;随着粘土铺盖渗透系数的增大,粘土铺盖阻渗能力减弱,坝体浸润线逐渐升高至失效竖缝的顶端,浸润线抬升速度逐渐变缓,粘土铺盖渗透系数对整个坝体的防渗体系起到重要作用;在坝高100 m对应高程以下竖缝全长全失效情况下,若坝体浸润线高程渗透流量满足渗透稳定要求,就不必做防渗修补工作,面板坝仍能正常运行。     

基于子模型的高面板堆石坝周边缝变形分析

采用邓肯E-B模型模拟面板堆石坝体时考虑某高面板堆石坝面板分期施工与浇筑的特点,建立准确模拟面板特性的子模型,用接触面单元模拟坝体与面板的接触面及面板缝的相互作用,分析了该高面板堆石坝在稳定期、蓄水期和校核洪水期的面板周边缝变形规律,研究了周边缝随上游水位的变形规律,探究周边缝变形量和坝体整体变形规律,并与类似坝高的面板堆石坝结果进行比较。结果表明,该高面板堆石坝模型在不同时期的周边缝变形符合工程实际,在可接受范围内;靠近河床的面板的垂直缝基本上为受压缝,靠近两岸山体的面板垂直缝为张开缝;周边缝三向位移随上游水位的变化及顺坝轴向呈现一定的规律,与坝体沉降有一定的联系。     

混凝土面板堆石坝坝坡可靠度随坝高变化规律及其安全系数标准探讨

针对混凝土面板堆石坝的坝坡稳定可靠度和安全系数标准问题,首先分析了坝坡稳定可靠度与安全系数之间的关系,然后通过理论分析和数值计算揭示了围压对堆石抗剪强度随机性的影响和面板堆石坝坝坡稳定可靠度随坝高变化的规律,最后根据等可靠度原则,探讨了200 m以上面板堆石坝的坝坡稳定安全系数标准问题。结果表明,由于堆石内摩擦角的随机性随坝高增大,即使保持安全系数不变,面板堆石坝的坝坡稳定可靠度也会随坝高增加而降低。对于坝高200 m以上的面板堆石坝,从等可靠度原则出发,针对不同筑坝材料按坝高分级设置安全系数标准较为合理。     

黄石滩水库面板堆石坝填筑技术

黄石滩面板堆石坝根据现场施工条件,制定了经济合理的施工方案,采用了上游坝坡碾压新工艺,小型洞室爆破开采坝料等技术措施,实现了当年截流当年坝体拦洪渡汛,顺利完成了坝体填筑任务。     

复杂水力条件下的坝坡渗流及稳定性分析

针对库水位变化和降雨会使坝坡稳定性分析更为复杂的问题,基于非饱和渗流理论,借助GEO STUDIO软件对某土石坝进行数值模拟,研究了该坝在水位骤升、水位骤降及降雨情况下坝体内的渗流情 况,以极限平衡原理和MorgensternPrice条分法为基础分析了坝坡产生滑移的最小安全系数变化规律 。结果表明,复杂水力条件下不利于坝坡的稳定性,且坝坡安全系数变化呈现出一定的规律性。     

海马箐水库粘土心墙堆石坝渗流稳定有限元分析

为同时考虑粘土心墙堆石坝渗流场和应力场耦合作用,以海马箐水库工程粘土心墙堆石坝为例,采用有限单元法计算了正常蓄水位时坝体位移、应力特性及渗流时坝体边坡稳定性。结果表明,大坝在正常蓄水位下不会出现渗透破坏,心墙坝的应力〖CD1〗应变符合一般规律,坝体的应力和变形性态基本良好;在稳定渗流作用下,上、下游坝坡稳定,抗滑稳定安全系数均满足规范要求。     

百色水利枢纽银屯副坝渗流分析

百色水利枢纽在蓄水运行以来,银屯副坝左垭口和右垭口的渗流特性表现出较大差异。为分析此差异,依据坝体渗流渗压、绕坝渗流和坝后渗流量监测数据,从渗压水位变化过程、渗压水位与上游水位相关性、坝体浸润线等方面,分析并评价大坝渗流特性与渗流状态。结果表明,右垭口可能存在通过右岸山体与上游库水相通的渗漏通道。该方法可为同类工程监测资料分析提供借鉴。     

基于云自适应遗传算法的深覆盖层上面板堆石坝渗流监控模型

针对库水位和降雨对面板堆石坝渗流的滞后效应,结合深覆盖层面板堆石坝的筑坝特点,在综合考虑覆盖层厚度、筑坝材料等对大坝渗流影响的基础上,建立了考虑滞后效应的深覆盖层面板堆石坝渗流安全监控模型,并在模型的求解中采用了云自适应遗传算法。实例应用表明,该模型能较好地反映库水位、降雨对渗流的滞后影响,模型精度与预报效果优于一般渗流统计模型,且云自适应遗传算法较好地弥补了传统遗传算法执行效率不高、易陷入局部最优解等不足。     

面板堆石坝面板的裂缝机理分析与防裂措施

面板作为面板堆石坝的挡水结构,在面板堆石坝设计中占有重要地位。混凝土面板裂缝一直是面板设计与施工中的一个难题。针对面板的裂缝问题,对面板结构性裂缝和非结构性裂缝的机理进行了分析,并列举了一些工程上常用的防止面板裂缝的措施。     

视声一体化渗漏探测技术在面板坝渗漏检测中的应用

面板坝建设常出现大坝渗漏、面板破坏、结构性裂缝、止水失效等问题,其中大坝渗漏是面板坝最突出问题之一。因面板坝防渗体位于坝体上游面,渗漏检测面临漏点分散、深水等难题。为提高面板坝渗漏检测效率,提出一种集声纳查漏、水下机器人高清摄像及喷墨示踪、连通性试验及水化学分析等多种手段融合的视声一体化渗漏探测技术,该检测技术在蓼叶水库渗漏检测中的成功应用,可为类似面板坝渗漏检测提供借鉴。     

基于模糊综合评价的下天吉水库震后安全评价

在"8.9精河地震"中,下天吉水利枢纽一期工程混凝土面板堆石坝、泄水建筑物及近坝岸坡等均出现一定程度的破坏,形成安全隐患,合理评价一期工程的现状对后续二期工程的建设具有重要意义。根据下天吉水库震害特点,建立水库震后安全评价指标体系,将评价等级标准划分为4级,利用层次分析法确定各指标权重,通过模糊综合评价法对大坝安全程度进行量化评价。经综合评价认为,下天吉水库工程震后处于"基本安全"状态,与实际情况相符合,后续应加强监控并尽快完成修复、加固工作。