基于饱和度分布的渗流计算

该文以多孔介质的饱和度和渗流场总水头为变量建立了统一的饱和一非饱和渗流模型.该模型将渗流场概化为饱和区与非饱和区两部分,使得模型的非线性抛物型方程在这两个区域分别退化为Poisson方程和对流方程.用有限元方法联立迭代求解这两个方程可以求得渗流场的总水头分布与饱和度分布,从而求得渗流自由面.分别利用双介质土柱恒定渗流解析解和吉林二道江电厂储灰坝电模拟实验对该方法可靠性和有效性进行了验证,取得了很好的效果.     

基于光滑有限单元法的土石坝无压渗流场数值模拟

获得自由面准确位置是无压渗流分析中最被关注的问题。采用光滑有限元法对土石坝无压渗流场进行数值模拟,对不同模型的自由面位置进行求解,研究了渗透异常体对自由面和渗流参数的影响。根据梯度光滑技术,建立了无压渗流问题的光滑有限元模型,该方法的优势在于将单元面积分优化为沿单元边界的线积分,简化了边界相交单元的内部积分过程,降低了单元畸形对计算结果的影响。通过将矩形均质坝和梯形均质坝的经典算例计算结果和其他数值方法的结果进行对比,说明了本文提出的方法的可行性。进一步研究了不同的渗透率异常体对水头分布、渗流速度和流体压力等渗流参数的具体影响,这些结果为利用渗流参数分布的变化反演渗透异常体位置,以及进行土石坝多场耦合提供了理论依据和可行策略。     

基于数值模拟的土石坝渗流计算及防渗措施分析

土石坝渗流问题是土石坝工程安全的核心问题之一。采用有限元分析方法,结合某一工程实例建立有限元渗流场计算模型,对正常蓄水情况下渗流场进行数值模拟,得到水头分布、浸润线及渗透流速情况,并对其防渗措施进行了分析与建议。结果表明数值模拟方法能够很好的模拟土石坝渗流情况,可以为土石坝渗流安全评价提供有效支撑。     

土石坝心墙局部裂缝对坝体渗流场的影响性分析

以心墙土石坝为研究对象,结合工程实例,针对土石坝心墙中不同部位出现裂缝时,坝体的总水头等势线、渗透流速以及渗流量等因素进行了系统的统计分析。当心墙裂缝越靠近坝基时,等势线及浸润线的波动情况越大,裂缝中的渗透流速也越大,坝体渗漏现象越严重。结果表明,心墙中的裂缝位置距离坝基越近,对坝体的渗流稳定性越不利。     

韩江峪黏土心墙土石坝渗流及坝坡稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论,应用有限元法计算正常蓄水位、设计洪水位及校核洪水位3种工况下黏土心墙土石坝的渗流场,得到坝体内部浸润线位置及水头等势线分布。采用极限平衡理论,对非饱和渗流作用下的坝体进行稳定性分析,得到各工况下的坝体最小安全系数及最危险滑动面位置。     

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.     

基于原型观测的黑河黏土心墙土石坝渗流场评价

准确获得大坝渗流场的演化规律是进行大坝渗透稳定性评价的关键。通过从渗压计压力水头、位势时空变化规律、心墙下游可能溢出点、心墙孔隙水压力等值线分布等方面分析了黑河黏土心墙土石坝全过程渗流场变化规律,利用相关模型与判别准则揭示了演化的控制要素,提出了黏土心墙土石坝渗流是否稳定判别方法,分析表明黑河大坝渗流演化控制要素明晰,渗流规律正常,大坝渗流趋于稳定。     

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。     

土石坝渗流警兆指标体系及拟定方法研究

对影响土石坝渗流安全的因素进行了分析，建立了土石坝渗流警兆指标体系，直观地反映了土石坝渗流破坏模式。针对渗流稳定计算中自由面难以确定的问题，采用截止负压法进行渗流计算。提出采用子结构分析方法模拟可能发生接触渗透破坏的区域，可以直接求解渗流场，简化了渗流计算过程，节省了预处理时间。基于截止负压法拟定了土石坝渗透坡降的警兆指标，并将该警兆指标应用于实际工程的安全评价中，取得了较好的效果。     

横山岭水库黏土斜心墙土石坝渗透参数敏感性分析

为研究黏土斜心墙土石坝坝体各分区及坝基土石料渗透系数对渗流场计算结果的影响,以横山岭黏土斜心墙土石坝为例,基于正交设计法,就坝体各分区及坝基土石料渗透系数取值对心墙逸出高程H、心墙最大水力坡降Jmax及坝轴断面单宽渗流量q等渗流场指标的敏感性进行分析。通过分析,分别得到黏土斜心墙土石坝不同部位土石料渗透系数值对3个渗流场指标的敏感性大小排序,确定了各指标的主要影响因素,并讨论了主要影响因素与渗流场指标的关系。研究结果可为斜心墙土石坝的结构设计及施工提供参考。     

无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响

采用边界元法研究无限深透水地基上土石坝铺盖长度对坝基渗流的影响。土石坝坝基渗流量随铺盖的延长逐渐减小，并呈抛物线形分布；当铺盖长度达到一定值时，水力坡降稳定且渗流量的变化也不明显。由此，提出了建在无限深透水地基上的土石坝水平铺盖长度与坝前水头的关系。     

基于防渗墙方案对某土石坝防渗效果研究

针对土石坝的渗流问题,利用饱和稳定渗流计算模型,运用Geo-slope/seepw软件建立了该土石坝的二维有限元模型,对该土石坝防渗墙在不同深度下坝体内的渗流情况进行数值模拟计算,通过计算结果对坝体渗流稳定性进行了分析,为大坝渗流控制方案的选取提供相关的依据,同时也为其他类似土石坝的渗流分析提供借鉴。     

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。     

高土石坝粘土心墙和复合土工膜防渗性能研究

高土石坝在静力情况下的应力、变形特性和防渗性能一直是高土石坝设计和施工的关键问题。以一座高为127.5 m的高土石坝为例,通过室内试验和三轴试验测得坝体材料的物理性质指标和邓肯张E-B模型参数,采用有限元计算方法,计算竣工期和渗流稳定期复合土工膜高土石坝坝体应力、应变和变形以及大坝渗流量,并和粘土心墙防渗计算结构进行对比,并对复合土工膜心墙是否发生水力劈裂进行判断。结果表明:由于堆石体材料的流变性,引起了坝体的竖向位移和水平位移。复合土工膜心墙与粘土心墙相比,复合土工膜对降低坝体浸润线、减小坝体孔隙水压力均有显著作用,减小幅度在50%左右,且复合土工膜不会发生水力劈裂等不利问题。     

桐柏抽水蓄能电站土石坝渗流监测及模拟分析

抽水蓄能电站库水位日变化大,导致坝体发生非稳定渗流,严重影响大坝边坡稳定。基于桐柏抽水蓄能电站上库土石坝渗流监测和数值模拟,研究库水位日变化对坝体渗流和整体稳定性的影响。研究结果表明,在最高库水位的稳定水位浸润线已形成前提下,库水位短暂周期性变化只会引起坝体上游侧局部浸润线位置变化,而其余绝大部位浸润线位置与最高稳定水位时浸润线位置基本相同。库水位迅速降低时,坝体将发生向上游侧渗流,对大坝前坡整体稳定性影响较大;随着库水位迅速降低,大坝前坡整体稳定系数显著减小。     

尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理措施

对于初期坝为透水堆石坝、后期采用尾砂筑坝的上游式尾矿库,由于库水位高、干滩长度短、尾砂渗透性差、堆积坝坡陡、未设置排渗设施等原因,往往在后期尾矿堆积坝坡面出现沼泽化现象。目前对这种堆积坝坡面沼泽化的治理已积累了丰富的经验,而对于土石初期坝沼泽化现象,因出现较少,研究不多,治理措施也较少。通过对初期坝坡面沼泽化的原因分析和治理措施比选,将水平排渗管用于尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理中,根据浸润线观测及现场查看,经治理的土石初期坝浸润线埋深逐步降低、坡面沼泽化消除、坝体稳定性逐步提高,具有良好的治理效果。采用水平排渗管可消除土石初期坝沼泽化,施工中积累的经验可为类似工程治理提供借鉴。     

某水库沥青混凝土心墙坝有限元计算分析

基于等效线性模型,采用有限元法对在建的某水库沥青混凝土心墙堆石坝进行了理论计算,重点研究了大坝在运行期各工况水位下的渗流,以及施工期、蓄水期大坝的应力变形分布,并将理论计算结果与施工期大坝安全监测资料进行了对比分析,对蓄水期大坝渗流、坝体及心墙应力变形进行了预测分析。分析表明:其施工期的理论计算结果与监测资料基本一致。大坝防渗效果较好,沥青混凝土心墙及防渗帷幕起到了主要的阻水作用。坝体应力变形分布规律较为合理,心墙与过渡料及填筑料间能协调变形,工作性态良好,符合土石坝应力变形规律,为下一步水库蓄水验收及蓄水运行提供了科学依据。     

基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟

封闭式坝体防渗墙在土石坝除险加固工程中得到广泛应用.然而,目前针对土石坝加固工程中增建的封闭式坝体防渗墙的研究相对较少,特别是关于墙-坝体相互作用的研究中很少考虑渗流与应力的耦合作用.为探讨土石坝加固工程中墙-坝体相互作用的数值模拟方法及作用机理,在分析实际工程条件的基础上,利用ABAQUS有限元软件建立渗流与应力耦合数值模型,实现了同时考虑墙-土接触、渗流-应力耦合共同作用的模拟.分析结果表明,所采用的耦合数值模型能较好模拟防渗墙与坝体的相互作用;土石坝加固工程中的封闭式坝体防渗墙墙体的应力主要由水平荷载引起,简单忽略渗流与应力的耦合作用会导致墙体应力的计算结果偏于不安全.     

东谷水库大坝渗流监测资料分析

根据东谷水库大坝渗流监测资料,定性分析了测压管水位变化过程、位势过程、渗漏量过程等.建立了测压管水位、渗漏量回归统计模型,定量分析了测压管水位的影响因素.结果表明,回归拟合效果较好,大坝浸润线趋于升高,渗漏量趋于减小,坝体整体渗透性降低,大坝渗流运行正常,分析结论可为东谷水库大坝渗流安全评价提供技术支持.