基于饱和-非饱和土理论的病险土坝稳定性分析

在病险土坝坝坡稳定分析中引入饱和-非饱和土理论,通过推导饱和-非饱和渗流统一方程和优选非饱和土的特征参数,提出了饱和-非饱和土理论的优化法来分析病险土坝的新思路,并结合工程实例对比分析仅考虑饱和土和考虑饱和-非饱和土的优化法两种理论下的病险土坝坝坡稳定的计算结果。结果表明:考虑饱和-非饱和土理论后,病险大坝加固前安全系数高出3.6%、加固后安全系数高出3.8%,同时可看出滑动弧面明显加深,说明了安全系数提高的合理性,因此考虑饱和-非饱和土理论的优化法用于病险土坝坝坡分析更为合理。     

基于有限元的病险土石坝防渗加固效果评价

渗流问题是土坝安全的关键之所在,因此在对病险水库进行除险加固以及防渗加固效果评价时,渗流计算是最重要的内容。本文考虑了坝体的饱和与非饱和区域,分析了基于非饱和理论的土石坝渗流计算有限元方程、边界条件以及求解方法,在此基础上结合工程实例分析了某土石坝采用混凝土防渗心墙的渗流加固措施的效果,计算结果表明,采用混凝土防渗心墙能够很好地控制坝体渗流,降低坝体的浸润线以及渗流量,工程效益显著。     

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。     

考虑降雨入渗及饱和-非饱和渗流作用下的土石坝边坡稳定性研究

在采用土体孔隙水压力描述非饱和土渗透特性的基础上,对某土坝模型进行了饱和—非饱和渗流计算,并应用于降雨入渗条件下的边坡稳定分析.计算成果表明,对于地下水位较深或可能出现浅层滑坡的情况,采用非饱和土强度理论得出的计算成果更为符合工程实际.     

(复合)土工膜防渗土石坝饱和-非饱和渗流特性

分别采用完全饱和渗流及饱和 非饱和渗流有限元计算理论,对(复合)土工膜防渗土石坝进行渗流场仿真分析,重点研究土工膜等效处理时不同厚度放大倍数下大坝渗流场变化规律,同时结合坝体土石料不同渗透特性,计算得到大坝渗流量和浸润线与土工膜厚度放大倍数之间的关系,并比较了按完全饱和渗流理论与饱和 非饱和渗流理论计算结果的差别。结果表明:在坝体土石料渗透特性相同的情况下,土工膜不同厚度放大倍数时浸润线仅在土工膜等效区有较大差别,在膜后坝体部位基本保持不变;大坝渗流量与土工膜厚度放大倍数及坝体填料的渗透特性相关,按饱和渗流理论计算所得的大坝渗流量大于按饱和 非饱和渗流理论计算得到的渗流量。     

土石坝渗流与稳定性的数值模拟分析

我国水资源丰富,因此水库大坝兴建数量巨大,尤其是土石坝工程.随着大坝工程的进一步建造,大坝的渗流稳定性问题频发.对此,基于某实例土石坝工程,采用数值模拟的分析方式,使用COMSOL Multiphysics软件研究分析正常蓄水位和库水水位骤降至死水位过程中的坝体渗流和稳定性,并使用工程常用的理正软件来验证这一模型.结果...     

库水位下降对新集水库均质土坝渗流及稳定性影响分析

针对库水位下降对土石坝坝体滑坡的影响,以新集水库均质土坝为研究对象,基于非饱和土体渗流的基本理论,分析了不同速度库水位下降条件下,均质土坝非稳定渗流场的变化规律,计算了在渗流作用下坝坡的安全系数,分析了水库从35 m正常蓄水位以速度0.1 m/d、0.5 m/d、1 m/d、3 m/d、6m/d、10 m/d下降到5 m最低水位坝体内浸润线和坝坡稳定性,得到了坝体内浸润线及坝坡安全系数随水位下降速度的变化规律,以期为新集水库坝坡的渗流稳定分析及正常运行提供参考。更多还原     

基于二维有限元法的土坝渗流分析研究

土坝渗透破坏是很多病险水库失事的主要原因,通过二维有限元法对土坝进行渗流计算、分析坝体渗流场、进行合理的大坝安全评价显得尤为重要。文章以西泉眼水库为例,基于二维有限元法对比分析大坝除险加固前后的土坝渗流状态,取得土坝浸润线的位置及渗流形态,为大坝安全评价及水利工程设计提供判断和设计依据。     

饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

某大坝泄洪期间下游岸坡瞬态渗流场的数值模拟

大坝泄洪形成雾化及河水位上涨,影响下游岸坡内部渗流场的变化属于饱和-非饱和渗流问题.作者在饱和-非饱和渗流理论以及非饱和土水特征理论的基础上,以某水电工程岸坡为例,用数值分析的方法模拟在大坝泄洪中下游岸坡内部饱和-非饱和渗流场的时事变化,就孔隙水压力分布情况作专门分析.渗流场的时事模拟能够提供不同时刻点计算区域的含水量以及孔隙水压力大小分布,因此可以为岸坡的稳定性计算提供依据.     

库水位下降期土坝饱和：非饱和渗流的二维数值分析方法

本文提出一种计算土坝饱和——非饱和渗流的数值分析方法。该方法采用4节点等参元及三角形单元离散饱和——非饱和渗流域,用伽辽金有限元法结合隐式、向后差分法求解渗流控制方程。编有计算程序,可方便地用来计算库水位下降期土坝的非稳定渗流。文中对唐山陡河土坝进行了实例计算,并把计算结果同现场观测结果进行了比较。     

库水位下降速率对土石坝稳定性分析研究

库水位下降过程中,坝体黏性土对水份的吸力作用使得黏性土体内的水份不能及时消散,造成黏性坝体内水位高于库内水位,所发生现象对坝坡渗流、稳定与应力均产生较大影响.以大禾田水库为例,基于饱和-非饱和渗流理论,采用二维有限单元方法,分析库水位下降后的渗流稳定、应力及水压荷载作用下位移变形,分析库水位下降速率对土石坝稳定性的影响,研究结果对水库调度运行管理有一定的指导作用.     

基于非饱和土理论的土石坝坝坡稳定分析

在对非饱和土特性及其对坝体材料强度的影响机理研究的基础上,结合实际工程,依托Geo-studio软件,比较仅考虑饱和土及考虑非饱和土对坝体渗流及稳定的影响。结果表明:考虑非饱和土情况下计算的最大渗透比降相对较小,坝体渗流量有所减少,坝坡稳定安全系数有所增大,更符合坝体实际情况。与此同时,在考虑非饱和土情况下,运用极限平衡法,对影响坝坡稳定安全系数的因素进行比较分析,表明摩擦角及容重对安全系数的影响比粘聚力大;防渗墙向前后移动对下游坝坡有一定的影响。研究结果可为土石坝优化设计及工程运行管理提供科学依据。     

库水位骤降情况下土石坝坝坡稳定分析

库水位骤降时,土石坝坝体内浸润线高于库水位,较高的孔隙水压力和渗透力会导致上游坝坡失稳。英布鲁水电站土石坝设计过程中,采用饱和与非饱和渗流模型的有限元法分析得到库水位骤降条件下土石坝的非稳定渗流场,采用极限刚体平衡法计算得出上游坝坡的安全系数。结果表明:英布鲁水电站土石坝在水库敞泄时,上游坝坡的安全系数不满足规范要求;库水位按设计推荐的库水位降落速度控制,上游坝坡的稳定安全系数满足规范要求。     

库水位骤降对黏土心墙坝坝坡稳定的影响分析

坝坡稳定是土石坝设计的重要内容,在极端工况条件下,坝体内孔隙水压力常不能很快消散,较高的孔隙水压力和渗透力会使上游坝坡具有下滑趋势,甚至酿成滑坡事故。鉴于此,应用三维非稳定饱和-非饱和渗流有限元法建立大黑箐水库枢纽区三维有限元模型,对极端工况条件下坝体的非稳定渗流场进行模拟分析。结果表明,1d内库水位自校核洪水位骤降至正常蓄水位,不会对心墙的稳定造成不利影响。     

基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

库岸边坡渗流及稳定性分析

库岸边坡常因受到库水位周期性波动的作用而失稳。传统的饱和土渗流及稳定分析方法无法正确描述水位升降过程中岸坡内孔压场的动态变化及其对岸坡安全系数的影响规律。本文从非饱和土的渗流和抗剪强度理论出发，分析了水位升降时土质岸坡的渗流规律及其稳定性的变化规律。通过选取典型的土性参数，对黏土、粉土和均质砂岸坡进行饱和-非饱和渗流分析，得到水位升降过程中岸坡内孔隙水压力场，再引入极限平衡方法，考虑基质吸力对非饱和土抗剪强度及岸坡安全系数的贡献，进行岸坡稳定性分析。分析表明，土体的饱和渗透系数和土水特征曲线共同决定了水位升降时岸坡内孔隙水压力的大小及分布，水位升降情况下岸坡安全系数的变化规律也与岸坡土体的渗透特性有关。     

库水位骤降作用下库岸滑坡形成机理研究

库水位骤降严重威胁着库岸边坡的稳定。基于饱和-非饱和土理论,采用渗流有限元法和稳定计算的Bishop法和Janbu法,计算确定不同水位骤降工况下渗流场及安全系数的演化情况。结果表明:库水位骤降会严重降低边坡的稳定系数,随着库水位下降速率的增大,稳定系数降低更多,此外,稳定系数随着库水位的逐渐平稳而上升。根据计算结果可以得出库水位诱发库岸滑坡的机理主要体现在孔隙水压激增及累积效应、渗流拖拽、渗透破坏效应、应力集中及转移效应。     

降雨作用下非饱和土边坡水力耦合过程分析

基于渗流理论、弹性理论及VG土-水特征曲线模型,建立了二维非饱和土渗流-变形耦合控制方程组。该控制方程突破了饱和时渗透系数是常数的局限,适用于任意初始条件和降雨条件的土坡稳定性分析。有限元软件COMSOL Multiphysics能根据已建好的非饱和土坡渗流-变形耦合模型开展分析。通过算例分析了非饱和土降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应,并探讨了考虑饱和渗透系数为变量情况以及不同的初始条件对渗流场和应力场的影响。结果表明:在非饱和土坡降雨入渗过程中渗流-变形的耦合效应是非常显著的,且与时间有关。对于湿陷性土,考虑耦合效应的压力水头变化总是慢于非耦合情况。饱和状态时渗透系数是应变的函数,其值的变化对非饱和土边坡渗流场有一定的影响,但对非饱和土边坡变形影响微弱。初始条件对渗流和变形的影响是非常大的。     

考虑非饱和区影响的土石坝渗流有限元计算

传统的有限元饱和渗流计算往往把渗透系数取作定值,而实际上非饱和土渗透系数呈非线性函数关系,与体积含水率、孔隙水压力密切相关.基于饱和-非饱和土渗流计算模型与原理,本文考虑渗流场非饱和区对堤坝渗流的影响,对某土石坝进行了渗流有限元计算与分析.算例结果表明,应用该思想与方法计算土石坝渗流,可以获得较为准确合理的渗流场计算结果.