覆盖层地基水平铺盖渗流控制效果数值分析

在深厚覆盖层上建坝,基础的防渗是主要的技术问题,其直接影响大坝的稳定。结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了覆盖层铺盖长度对深厚覆盖层坝基渗流控制效果的影响,得出水平铺盖的渗流控制效果,并对铺盖的长度进行探讨。结果表明,当覆盖层地基渗透系数较大时,采用水平铺盖可以减少渗流量,但是即使当铺盖长度达到4倍上游水头,其渗流控制效果仍有限,继续延长铺盖对渗流量基本无影响,单纯依靠铺盖并不能有效控制坝基渗流。     

深厚砂卵砾石透水坝基渗流控制方案研究

针对西南山区典型小河道深厚砂卵砾石地基渗流进行了系统研究和方案对比,结论如下:单位长度垂直防渗墙大于单位长度水平铺盖的渗流控制效果,4. 63 m水平铺盖长度相当于1 m防渗墙;采用联合防渗时,随着防渗墙深度增加,联合防渗中的水平铺盖长度对渗流量的影响逐渐降低;当联合防渗中水平铺盖长度超过3倍水头时,出逸坡降变化呈均匀下降; 10 m防渗墙的防渗效果等同于40 m水平铺盖+6 m防渗墙、30 m水平铺盖+8 m防渗墙、20 m水平铺盖+9 m防渗墙的联合防渗效果;山区小河道不建议采用封闭式垂直防渗,建议采用联合防渗。     

小浪底水库坝基防渗墙裂缝对渗流控制的影响

小浪底水库坝址处河床覆盖层最深达70余米,采用混凝土防渗墙控制强透水地基的渗流。按三维渗流计算结果表明:防渗墙出现裂缝的位置越高,防渗墙下游心墙底部的相对水头越大,裂缝靠心墙底部最危险,因此,确保心墙与防渗墙连接处的施工质量至关重要;防渗墙出现裂缝开度小于0.3cm时,对渗流场的影响不大,防渗墙下游心墙底部最大相对水头值仅为2.02％;防渗墙完好,上游天然淤积铺盖没有明显防渗作用,只有当防渗墙出现裂缝或开叉时,淤积铺盖的防渗作用才比较明显。     

基于Midas的不同土石坝防渗体系效果分析

采用有限元软件Midas gts nx对斜心墙+水平铺盖和心墙+混凝土防渗墙两种土石坝常用的防渗体系进行渗流计算,分析两种防渗体系下土石坝的渗流压力水头、渗径、浸润线和渗流量。结果表明,斜心墙+水平铺盖防渗体系能有效延长渗径,降低坝体内部的浸润线高度;心墙+混凝土防渗墙能有效阻断渗径,减小坝体和地基中的渗流量,防渗效果较斜心墙+水平铺盖防渗体系更显著。因此,在覆盖层不深厚时,建议优先选用心墙+混凝土防渗墙体系对土石坝进行防渗处理。     

覆盖层上面板堆石坝地基防渗墙深度探讨

随着大坝建设的发展,越来越多的面板堆石坝建立在覆盖层地基之上,防渗墙成为覆盖层地基中主要采用的防渗措施。由于覆盖层规模巨大,有时不得不采用悬挂式防渗墙。结合工程实例,采用有限元方法,分析不同防渗墙深度下,大坝和地基的水头线、渗流量以及水力坡降等渗流要素,从防渗墙渗流控制效果的角度探讨覆盖层地基中防渗墙的合理深度。结果表明：当覆盖层渗透系数较大时,防渗墙最好截断覆盖层插入基岩才能取得较好的防渗效果,当覆盖层无法被截断时,防渗墙深度取覆盖层深度的0.7倍较为合理。     

深厚覆盖层地基渗流控制措施效果数值分析

结合某工程实例,应用有限元分析方法,分析了地基防渗墙深度、铺盖长度及覆盖层土体渗透性等因素对坝基渗流控制效果的影响。结果表明:覆盖层渗透系数较大时,覆盖层成为大坝渗流的主要通道,防渗墙只有完全截断覆盖层才能取得较好的防渗效果;当采用悬挂式防渗墙时,防渗墙深度取其与覆盖层厚度之比为0.7左右时较为合理;单纯依靠铺盖不能有效控制覆盖层地基渗流;覆盖层渗透性是坝基渗流控制较敏感因素,其渗透系数大小及渗透各向异性均对大坝渗流场有一定影响。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙渗流控制研究

随着地质条件良好的坝址日益减少,许多水坝已经或将要坐落在非均质无限深透水地基或深厚覆盖层地基上,为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能减少渗流量,本文通过物理模型实验就非均质无限深透水地基上的土石坝微透水垂直防渗墙的深度对坝基渗流量的影响进行研究,得出了在非均质无限深透水地基上土石坝坝前水头不变的情况下的垂直防渗墙的有效深度.当悬挂式防渗墙深度大于10倍坝前水头后,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的深度大约为20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定.     

国外某深厚覆盖层高土石坝坝基防渗方案设计

国外某高砾石土心墙堆石坝坝基覆盖层深厚、层次结构复杂,基础存在地震液化、抗滑、坝基渗漏等问题。文中针对大坝挡水水头高、坝基材料渗透性强的特点,在设计过程中对单排防渗墙、双排防渗墙、防渗墙结合水平铺盖等防渗形式组合进行了技术比选,最终采用双排防渗墙作为该工程坝基最佳防渗方案。该方案合理且可靠,计算成果可为深厚覆盖层地区的坝基防渗设计提供一定的参考。     

深厚覆盖层上土石坝防渗技术研究进展

从垂直防渗、水平防渗和联合防渗的角度,总结了深厚覆盖层上土石坝防渗的关键技术。阐述了混凝土防渗墙、灌浆帷幕、墙幕结合、水平铺盖等防渗措施在深厚覆盖层地基渗流控制上的创新和突破,并介绍了有限单元法、边界元法等数值模拟技术在土石坝渗流控制领域中的应用。结合3个代表性工程实例分析了深厚覆盖层上土石坝合理的防渗措施的选择及其优化方法,给出了深厚覆盖层上土石坝防渗的建议,并指出尚待深入研究的几个问题。     

无限深透水地基土石坝坝基防渗体效果研究

通过建立无限深透水地基上土石坝坝基水平和垂直防渗体的数学和物理模型,综合比较了两者的防渗效果和优缺点.结果表明:在同等尺寸的情况下,悬挂式垂直防渗墙在减少渗流量方面的效果大约是水平铺盖的1.5～3.5倍,该倍数关系随着坝前水头和坝基渗透系数发生变化,坝前水头越大坝基渗透系数就越大,垂直防渗墙的防渗效果越明显.通过多方面综合分析认为,在无限深透水地基上土石坝坝基的防渗体应该优先采用水平铺盖防渗体,而且最好采用渗透系数极小的土工膜等新型防渗材料.     

非均质无限深透水坝基垂直防渗墙深度对渗流影响的初步研究

目前我国很大一部分土石坝都修建在非均质无限深透水地基上,通过对非均质无限深透水地基垂直防渗墙模型不同深度的选取,得出在非均质无限深地基土石坝的坝前水深不变的情况下,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为6～10倍坝前水头时,坝基的渗流量明显减少的趋势变小,当悬挂式防渗墙的有效深度大约为18～20倍坝前水头时,坝基的渗流量基本趋于稳定。     

弱透水层深度对深厚覆盖层坝基渗控的影响研究

在深厚覆盖层坝基中不同深度处常含有单层、连续、等厚弱透水层,如何将防渗墙和弱透水层优化结合形成联合防渗体以减小防渗体的深度,值得深入探讨。采用Seep/w软件分析了强、弱透水层二元结构深厚覆盖层坝基的渗流量、出逸坡降、防渗墙底部坡降,探讨了不同深度处的弱透水层对坝基渗流影响的规律。研究发现,坝基中未设置垂直防渗墙时,弱透水层所处的位置越浅,越能有效降低渗流量、抑制坝基坡降;弱透水层所处的位置较深时,对大坝掺控则不利。坝基中设置垂直防渗墙时,较深的弱透水层与防渗墙形成的封闭式联合防渗体系,相比较浅的封闭式联合防渗体系,更能有效降低渗流量、抑制坝基出逸坡降。深厚覆盖层中弱透水层的存在能有效降低坝基控渗的成本。研究成果可为强弱透水互层的坝基掺控方案确定提供参考依据。     

非均质无限深透水地基上土石坝微透水防渗墙的有限元渗流计算

渗流问题是影响土石坝稳定安全的主要因素之一。由于目前良好的坝址在国内外的数量逐日减少,将要建设的许多大坝工程很可能设在非均质无限深透水地基上,因此,对于建在非均质无限深透水地基上的土石坝的渗流研究具有更加实际的意义。为了在满足大坝安全运行的前提下尽可能地减少渗流量,本文采用ABAQUS有限元软件对不同深度的微透水防渗墙进行渗流分析。当防渗墙深度达到10倍的坝前水深时,渗流量减小的效果已不是很明显;当防渗墙深度为2倍的坝前水深时,渗透坡降就已经满足要求,土石坝的安全运行得到了保证。     

水力坡降法在大坝渗流监测中的应用

甘肃神树水电站首部枢纽工程大坝为混凝土面板堆石坝,最大坝高88.8 m,坝顶长217.39 m。坝址位于深覆盖层河床上。大坝为2级建筑物,按照规范要求必须对其渗流量进行监测,但由于大坝基础坐落在深厚覆盖层基础上,河床宽度相对较宽,如按常规设置量水堰,需在量水堰上游设置截渗墙进行坝体渗流量监测,其工程量及投资较高。为了节省工程投资,同时还能够合理地对坝体渗流量进行安全监测,确保工程运行安全,根据相关规范要求提出了用水力坡降法替代量水堰法对坝体进行渗流量监测,以达到工程渗流监测的目的。此举为深厚覆盖层修建的土石坝的渗流监测开辟了新的方法,可以优化工程投资,提高工程效益。目前,相关设计方案已经实施,待水库蓄水时即可投入运行。     

考虑渗流作用的深覆盖层地基防渗墙应力变形分析

采用三维非线性有限元方法分析深覆盖层上面板堆石坝防渗墙应力变形特性。建立考虑渗流作用的深覆盖层上面板堆石坝应力变形数值模型。在分析渗流作用对防渗墙应力变形特性影响的基础上,分析了防渗墙施工顺序和防渗墙深度对墙体应力变形的影响。结果表明:渗流作用使防渗墙的顺河向最大变形增加56.47%,使墙体的最大拉压应力分别增加22.47%和21.74%,不考虑渗流作用将使防渗墙应力变形计算结果偏于不安全。防渗墙靠后的施工顺序可以改善墙体的应力变形性状,悬挂式防渗墙贯入深度越小,其应力变形特性越趋于安全稳定。     

悬挂式微透水防渗墙的土石坝渗流计算

以往对于土石坝渗流计算都是假定防渗体是完全不透水的,这样的计算结果难免会出现偏差。本文通过赋予悬挂式防渗墙合理渗透系数的情况下,利用有限元法对无限深透水地基上的土石坝建立数学模型进行理论计算。通过对比两种悬挂式防渗墙方案,选取不同深度进行渗流计算和分析。结果表明:防渗墙的位置越靠近上游防渗效果越好,此时防渗墙的有效深度为6⁸倍的坝前水深。     

深覆盖层上高土石围堰渗流场的敏感性分析

以某建基于深覆盖层上的高土石围堰工程为例,运用有限元法,进行了其渗流场关于覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数的敏感性分析,探讨了围堰渗流场关于这些材料渗透系数的敏感性特征。结果表明:覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙渗透系数越大,围堰下游边坡出逸点越高,围堰及其地基的单宽渗流量越大,出逸段最大渗透坡降越大。因此,对于深厚覆盖层上的高土石坝围堰工程,覆盖层土体、基岩及混凝土防渗墙的渗透系数对其渗流场具有显著影响,在工程勘察设计过程中应尽可能合理地确定这些材料的渗透系数,以便通过准确合理地确定围堰及其地基渗流场,为围堰稳定分析提供可靠的依据。     

新疆下坂地水利枢纽工程深厚覆盖层防渗技术

新疆下坂地水利枢纽工程是国家和新疆维吾尔自治区的重点建设项目,坝址砂砾石土覆盖层厚达150 m,土性成因复杂多样,工程地质条件复杂,防渗难度国内外罕见.通过对深厚覆盖层地质资料的研究分析,提出“上墙下幕”垂直防渗方案,即上部采取80 m深、1.0 m厚的塑性混凝土防渗墙,下接70 m深的灌浆帷幕.水库蓄水后对防渗墙的挠度、应力应变及坝基渗流情况进行了监测分析,发现大坝防渗系统在初蓄期间工作性态良好,“上墙下幕”垂直防渗结构在深厚砂砾石覆盖层中发挥了理想的防渗效果.新疆下坂地水利枢纽工程深厚砂砾石土覆盖层“上墙下幕”垂直防渗技术的成功应用,为我国西南、西北山区同类大坝的兴建积累了宝贵的经验,为推动砂砾石土地基筑坝技术的发展提供了重要的参考和借鉴.