基于LHS-MC的堤防渗透破坏风险分析

以有限元法分析为基础,结合拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法(LHS-MC),可对不同洪水位下的堤防渗透破坏风险进行分析。在分析中,考虑堤防土体渗透系数的不确定性,将其视为服从正态概率分布的随机变量,计算得到堤防相应的最大水力坡降,并通过统计N次计算结果,根据渗透破坏功能函数,计算堤防在相应水位下的破坏概率。首先,采用拉丁超立方抽样方法对渗透系数进行N次抽样;然后,对每一次抽样进行一次确定性有限元渗流不同水位条件下的渗透破坏概率计算。结果表明:堤防渗透破坏的概率随着水位的上升而变大,渗透系数的随机性也对堤防渗透破坏影响较大,拉丁超立方抽样和蒙特卡罗方法应用于水工结构破坏风险分析,可有效提高计算效率。     

穿江管道对堤防渗透安全的影响研究

穿江管道从堤防下方穿越时改变了渗流场,可能影响两岸堤防的安全。采用数值模拟方法,重点分析在不同渗透系数下穿江管道埋深和穿越位置对堤防渗透安全的影响,首先采用ANSYS软件建立有限元模型,然后通过有限单元法计算渗流场,并根据临界水力坡降判断堤防的渗流稳定性。数值模拟结果表明:管道的穿越位置与地层渗透系数对堤防地基最大渗透坡降影响显著;穿越位置距堤脚越远、地层的渗透系数越小,最大渗透坡降就越小;穿越位置最好布置在堤防背水侧距堤脚70 m以外;管道的埋深对渗透坡降影响并不明显。最大渗透坡降易出现在渗透系数差别较大的两种材料接触的地方,如管道出(入)土点与地层相交处、堤防堤脚与地基交界处,这些部位需重点进行防渗处理。     

基于水力模型试验的堤防工程安全运营分析研究

为研究某防洪枢纽工程堤防大坝安全运营稳定性,设计水力模型试验并开展研究,获得了堤防边坡在水位变化过程中安全稳定状态及堤防模型渗流场特征。(1)研究了高水位蓄能浸泡下堤防边坡地形沉降变形特征,多砂断面相比全砂断面沉降变形较小,最大降低幅度为0.6%。(2)水位骤降期,多砂断面堤防地形沉降有沉降、有凸起,而全砂断面均为沉降变形。(3)分析了堤防孔隙水压力受测管距迎水坡的距离以及测压管埋深位置影响特性,水位愈大,相同位置处测管孔隙水压力愈大,且全砂断面堤防孔隙水压力分布受埋深距离影响较小。(4)堤防内土压力为先增至稳定后减小,水位56.5 m下最大土压力可达7.03 kPa,水位愈高,土压力变化幅度愈大,但其土压力回落期相对较滞后。研究结果可为物理模型试验理论在水利工程中应用研究提供参考。     

基于Autobank的某黏土心墙坝渗流稳定分析

基于Autobank水工设计软件,采用有限元计算方法,对广东地区某黏土心墙坝的渗流和坝坡稳定性情况进行实例研究.选择正常蓄水位、设计洪水位等多种工况作为试验对象,对黏土心墙坝进行渗流及坝坡稳定性计算分析.分析结果显示,该大坝黏土心墙加防渗墙加帷幕灌浆的防渗体系在各工况下大坝均不会发生渗透破坏和坝坡失稳现象;库水位的上升,对坝坡单宽渗流量和抗滑稳定有一定影响,对出逸点水力坡降影响不大;库水位骤降工况下,迎水坡形成的反向渗流场对坝坡的渗透变形及抗滑稳定均有不利影响.     

水泥土搅拌桩在二滦河河口堤加固中的应用

在乐亭县二滦河河口堤堤防加固工程中,由于入海口段堤防内外侧地面附着物较多,实施阶段的征迁难度较大。现状堤防堤基主要为砂性土,且内外侧多以坑塘为主,由于多年潮位变动,受内外侧水位差影响,现状堤防堤基已经形成了较为固定的渗透通道,一旦高水位行洪时,堤防易受到渗透破坏。考虑到工程占地难度、工程投资和后期运行管理安全等多种因素,对上述范围堤防的迎水侧增设水泥土搅拌桩的垂直截渗措施,以达到减少堤防填筑断面、抵抗堤防迎水侧滑动变形和避免堤基渗透破坏的目的。     

山区中小河流清滩料碎石土堤渗流特性探讨

山区中小河流筑堤获取粘性土较为困难,就地取材使用清滩料碎石土筑堤已逐渐在应用,但是清滩料的渗透特性尚待进一步研究。山区河流最显著的特征就是水位暴涨暴落,在水位剧烈变化的过程中,堤身渗流场也随着发生明显的改变,此时清滩料堤防的渗流场变化特性如何没有明确的结果。为研究这两个问题,通过现场实测与室内试验结合,确定堤身的渗透系数,同时以试验探究清滩料堤防的允许最大水平坡降,进而结合典型水位变化曲线,对比不同材料堤身的渗流场变化特性,研究认为清滩料堤身碾压密实时,河道水位暴涨暴落对堤防影响范围有限,渗流量较小;碾压较差时,影响范围较大,贴坡防渗可以降低坝体内的浸润线与渗流量,但是不管是否设置贴坡防渗,水位暴涨暴落时,其峰值对应的堤身最大渗流量均与各自对应的峰值水位在稳定渗流时的渗流量接近。     

水位变化对赤田港堤防稳定性分析探讨

水位变化是影响堤防稳定安全的重要影响因素，为了定量分析赤田港堤防在不同水位变化条件下的迎水侧堤坡稳定安全，考虑水位变化速率影响，对堤防迎水侧进行堤坡稳定有限元计算。分析赤田港堤防在不同水位变化速率、堤坡比和冲刷深度影响下堤坡稳定安全的变化规律，对赤田港现状堤防结构优化和除险加固措施选取具有指导意义。     

地下引水隧洞施工期渗流分析

地下水位较高的引水隧洞开挖易受隧洞周围渗流场影响，存在渗透破坏风险。为研究高地下水位下施工期隧洞渗流场演变规律，以西霞院穿沁隧洞为依托，建立隧洞施工期三维渗流有限元分析模型，开展隧洞五个主要施工阶段渗流分析。结果表明:各施工阶段隧洞渗流场分布规律合理，检修井施工对原渗流场位势分布影响较大；沁河正常蓄水位下，各施工阶段隧洞渗流稳定满足要求；当水位上升至设计洪水位时，洞身开挖至６８４ｍ和１２５７ｍ阶段，最大渗透坡降超过土体允许渗透坡降，施工时应错开沁河高水位时期，并做好渗控措施；沁河正常蓄水位下各施工阶段隧洞渗流量最大单宽流量为２．７７ｍ２／ｄ，随水位上升，流量增加明显；隧洞各阶段施工前后，计算区域最大渗透坡降和单宽流量有所增加。研究成果可为相似引调水工程的设计和施工提供依据。     

水位下降作用下堤防稳定性数值模拟研究

本文以长期浸泡作用下砂性土-黏性土二元混合堤防为研究对象,利用有限元法对高水位不同降速条件下堤防渗流和抗滑稳定性进行数值模拟研究。研究表明水位下降速度对堤防边坡渗流稳定性和抗滑稳定性影响较大;同时水位骤降过程中,堤防迎水侧砂性土和黏性土接触面可能会发生流砂和接触冲刷破坏。本文研究这种二元结构混合堤防在水位下降过程中可能发生的工程渗透破坏问题,为今后的水利工程建设提供一定的参考。     

库水位变化对均质土石坝稳定性影响

为分析库水位变化对均质土石坝边坡稳定性的影响,基于FLAC3D软件建立坝高为25 m的均质土石坝模型,并对库水位分别为5、8、11、14、17和20 m时坝体稳定性进行模拟,得到坝体迎水坡和背水坡安全系数。结果表明,随库水位升高,迎水坡安全系数,先增大后减小,而背水坡安全系数逐渐减小。