基于COMSOL的不同库水位条件下土石坝坝坡稳定性分析

由库水位变化引起的渗透破坏是造成土石坝失稳的主要原因之一,坝体滑坡极易诱发地质灾害,严重威胁人类生命财产安全。针对库水位上升对土石坝坝体滑坡的影响,以某均质土坝为研究背景,借助COMSOL Multiphysics数值软件研究坝坡临界失稳状态下的塑性区和水平位移变化,基于有限元强度折减法分析正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位3种工况下的坝坡稳定性。结果表明：随着库水位上升,土石坝内部浸润线位置提高,坝体的最大塑性应变和水平位移呈线性增大趋势,且最大值均出现在坝脚位置。坝脚处塑性区随折减系数SRF的增大逐渐向坝顶贯通,坝坡变形行为以剪切滑移为主。3种工况下稳定安全系数FOS分别为1.894、1.855和1.831,坝体稳定性不断降低,但均高于临界最小安全系数。     

滑坡诱发的大坝漫坝概率分析

库岸失稳引起的滑坡是导致水库漫坝的重要原因之一。由于造成滑坡的各因素在时间空间上存在变异性,所以是否滑坡具有一定随机性。以某电站的潜在滑坡区域为实例,运用蒙特卡洛法对该区域边坡稳定性进行随机模拟,选择对边坡稳定性影响最大的抗滑强度指标作为随机变量,对每一组随机值通过遗传算法搜索最危险滑面,并计算稳定性差的滑面发生滑动后在坝址处引起的涌浪高度。计算结果表明,该潜在滑坡区域发生滑坡的概率为2.95%;在水库水位为校核洪水位时,滑坡发生的条件下漫坝的概率为2.59%;因而在校核洪水位下,滑坡诱发漫坝的概率为0.076 4%。这一结论可为安全评价和安全保障措施的设计提供依据。     

土坝在水库水位下降期的滑坡机理

采用有限元法模拟土坝在水库水位下降过程中的瞬态渗流，在此基础上采用极限平衡法计算土坝临水坡的稳定性。通过时均质土坝和心墙土坝的时比研究，揭示了坝体土料性质、水位降落过程线特征与土坝孔隙水压力之间的关系及其在坝坡失稳时所起的作用。研究结果还表明：基于稳定渗流分析的坝坡稳定分析不能考虑孔隙水压力、渗流动水压力的变化及其时坝坡稳定性的影响，因而不能准确评估水库水位下降条件下土坝临水坡的稳定性。     

库水位升降对某均质土坝坝坡稳定

利用非饱和非稳定渗流理论,计算了某均质土坝在库水位升降条件下的渗流场。设计了从0m开始蓄水到45m正常蓄水水位的计算工况,水位上升速度分别为2m/d和1m/d;从45m正常蓄水水位分别以速度4m/d、2m/d和1m/d下降到5m最低水位的泄水条件下的计算工况。在此基础上,分析了各工况下最不利的库水位上升下游面、库水位下降上游面坝坡的稳定性,考察了滑动面几何特性的时空演化规律和安全系数随水位升降速度的变化,为调水管理提供了参考。     

象鼻咀沥青混凝土心墙堆石坝坝坡稳定性分析

为了系统研究我国西南地区砂岩石渣料沥青心墙坝的坝坡渗流稳定,以象鼻咀沥青混凝土心墙堆石坝为例,基于室内坝料性能试验提供的力学参数指标,采用极限平衡法计算分析了象鼻咀沥青心墙坝在不同运行工况下的坝坡稳定,结果表明:坝坡破坏以深层贯通滑动为主,建议采用非线性强度指标进行坝坡稳定性计算;在所有运行工况下,上、下游坝坡的稳定安全系数均大于规范最小要求值,满足规范要求;堆石料渗透性好,水位骤降工况下无潜水位滞后现象。研究成果可供西南地区沥青心墙坝的设计和施工借鉴和参考。     

高面板堆石坝坝坡稳定性分析

200m级及其以上的高面板堆石坝的稳定分析是坝体安全的关键指标,建造高面板坝硬岩堆石料本身的强度一般会满足稳定性要求,但包括世界最高面板堆石坝水布垭在内的高面板坝的坝坡设计目前仍采用经验坡比,并未考虑坝高与坝坡对面板堆石坝稳定性的影响,而水布垭作为我国建造的世界最高面板堆石坝,其运行安全性势必值得我们关注。采用STAB稳定分析软件,结合R.阿尔贝提出的堆石体边坡稳定性尺寸效应规律,以水布垭工程为例,就坝高和坝坡对高面板坝稳定性的影响进行分析研究,得出在采用相似的坝料下坝高和坝坡与稳定系数的关系表达式,为此类高面板堆石坝坡比的选择和稳定设计提供了简洁的理论方法,并采用此关系表达式对水布垭稳定性进行验证。     

于桥水库大坝地震液化判别和动力分析

地震作用下水库大坝坝体填土和坝基砂液化、坝坡失稳是大坝安全运行重点.针对天津于桥水库主坝最大断面1+150进行了大坝地震危险性分析,采用现场标贯试验和室内动三轴试验对大坝水中倒土、坝基中粉质黏土、粉砂层和沙砾石层进行了地震液化判别;进行了有效应力动力法数值计算,结果表明:地震作用下,上游坝体填土在库水位以下部分的坝坡浅层在一定范围内可能液化,坝基砂层局部液化,沙砾石层也可能液化;大坝可能存在裂缝和局部隆起,但大坝整体是稳定的,可适当培厚.     

东涌水库主坝设计

东涌水库是深圳市拟建的一座中型水库,简要介绍了水库主坝的主要设计特点.主坝为粘土心墙坝,坝顶宽8 m,最大坝高56 m,坝长337 m.粘土防渗心墙顶宽为6.0 m,上游坡比为1∶0.2,下游坡比为1∶0.2,在粘土心墙与坝壳之间,设砂反滤层和碎石砂过渡层.选取典型断面,采用理正系列软件的"渗流分析软件"进行渗流计算及渗透稳定分析;"土石坝边坡稳定分析软件"直接读入渗流计算成果,采用简化毕肖普法自动搜索不同滑弧中心和滑弧半径,求得最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面.     

东涌水库主坝设计ht

东涌水库是深圳市拟建的一座中型水库，简要介绍了水库主坝的主要设计特点。主坝为粘土心墙坝，坝顶宽8m,最大坝高56m，坝长337m。粘土防渗心墙顶宽为6.0 m，上游坡比为1:0.2，下游坡比为1:0.2，在粘土心墙与坝壳之间，设砂反滤层和碎石砂过渡层。选取典型断面，采用理正系列软件的“渗流分析软件”进行渗流计算及渗透稳定分析；“土石坝边坡稳定分析软件”直接读入渗流计算成果，采用简化毕肖普法自动搜索不同滑弧中心和滑弧半径，求得最小安全系数的滑动面即为最危险滑动面。     

不同排水方案下均质土坝渗流及坝坡稳定性有限元仿真

以新集水库均质土坝段典型剖面为研究对象,针对坝后贴坡式、坝体内竖式和坝后棱体三种排水形式,选取三种不同的典型工况,采用有限元仿真法,对大坝渗流及坝坡稳定性进行计算与分析。研究结果表明:三种排水设计方案均满足渗流稳定及坝坡稳定要求,且以竖式排水为最优,棱体排水次之,贴坡排水较差。进一步对竖式排水渗流稳定特性参数敏感性进行分析,分析结果表明其在部分失效或完全失效后的下游坝坡抗滑稳定安全系数低于棱体排水方案。综合考虑排水效果、结构可靠性、施工难易、渗流和坝坡稳定,建议新集水库均质土坝排水采用棱体排水方案。本文研究结果可为中小规模水库均质土坝渗流与排水设计提供良好借鉴。     

洋隆水库均质土坝上游坝坡稳定分析

对均质土坝上游坝坡的抗滑稳定性用圆弧滑动法及Ｓａｒｍａ法进行了多种工况下的计算，并对计算成果进行了分析，这对确保工程安全，充分发挥工程效益具有一定的意义。     

考虑上游水利工程影响的枫树坝水

考虑枫树坝水库上游水电工程的影响，对入库洪水系列进行相应还原以得到天然洪水过程，就新的入库洪水系列和历史洪水系列，采用优化准则适线和经验适线法，进行洪峰和洪量频率分析研究，并分析和论证了设计成果的合理可靠性.为现在正在开展的水库汛限水位复核论证提供了可靠依据，对水库防洪调度、科学决策以及水资源可持续开发利用具有重要意义.     

考虑上游水利工程影响的枫树坝水库洪水分析

考虑枫树坝水库上游水电工程的影响,时入库洪水系列进行相应还原以得到天然洪水过程,就新的入库洪水系列和历史洪水系列,采用优化准则适线和经验适线法,进行洪峰和洪量频率分析研究,并分析和论证了设计成果的合理可靠性.为现在正在开展的水库汛限水位复核论证提供了可靠依据,对水库防洪调度、科学决策以及水资源可持续开发利用具有重要意义.     

复杂坝型的稳定分析

为了水库的安全运行，需对水库大坝进行安全鉴定，确定其安全级别。通过对滩子口水库大坝进行安全鉴定，分析了在进行复杂坝型稳定计算时应考虑的因素和方法，对组成枢纽工程的土坝、拱坝、重力坝、重力墩的结构稳定性和整个大坝的安全级别给予了评价，为该工程的安全管理、除害兴利、整治设计等提供了必要的资料。最后结合工程实践经验，讨论了在大坝安全鉴定中要注意的问题和病害处理措施。     

卡拉水电站坝肩岩质高边坡稳定性分析

卡拉水电站大坝坝肩左岸为高陡的反倾向层状岩质高边坡,谷坡高度接近1 000m,边坡的稳定性直接关系到坝址的选取和工程造价。利用有限元强度折减法和刚体极限平衡法,对左岸坝肩边坡在天然状态下和开挖成型条件下多种工况的坡体稳定性进行了研究,并利用有限单元法对边坡可能的施工方案进行了敏感性分析,得出如下结论:①边坡天然状态下和开挖加固条件下开挖范围内坡体安全系数均大于1.0,但在暴雨工况下其坡顶开挖范围外的部分坡体安全系数为0.95,存在局部失稳的可能性;②拟采取的开挖加固方案能有效的减小开挖坡体范围内屈服区,但是对坡顶开挖范围外的坡体无太大影响。     

宁化县泉上水库副坝的抢险与加固

1　基本情况泉上水库位于宁化县泉上镇盖洋溪上游 ,是福建典型的病险库之一 ,总库容 0 .14 4亿m3。副坝为均质土坝 ,坝高 17m ,坝顶长 5 5m。坝下输水管为现浇钢筋混凝土管 ,5节总长 60 .2 0m。输水管直径 10 0 0mm ,管壁厚 2 5cm。地基为土基 ,设置 4道截水环。进水口安装转动门盖 ,出口安装闸阀 (接坝后电站 ) ,进口底高程 45 4.5 0m。设计灌溉面积 10 67hm2 ,最大放水流量为 2m3/s。1999年 6月 2 4日上午 8时 ,库水位 463.68m ,副坝涵管右侧排水棱体外坡发现多处漏水 ,进而发生射流 ,且水质浑浊 ,出水点高程 45 2 .80～ 45 5 .0 0m ,在下…     

受上游水库溃坝影响的德泽水库安全风险分析

首先基于水库瞬时全渍的假设,采用简算法对上游水库的渍坝洪水进行计算,并计算出上游水库至德泽水库的区间洪水,然后研究了上述2个分区洪水的组合遭遇,最终得到受上游水库渍坝影响的德泽水库坝址断面的洪水过程。结果表明：上游水库的溃坝,一般情况下不会对德泽水库构成威胁。进行的研究为德泽水库的安全设计提供了重要依据。     

某水库11号坝填筑土软弱带专项分析

对某水库11号坝填筑土进行钻探取芯、野外动力触探试验、渗透试验、物探工作,并搜集、分析大坝渗流观测资料;综合以上成果认为在大坝填筑土存在两个条带状不良填土区,中等透水,垂直坝轴线方向没有上下游贯通,在高水位下可能会成为渗漏通道,并对坝体稳定不利。     

和平水库大坝结构及地震变形稳定分析

四川"5.12"特大地震后，和平水库成为病险水库。有关专家在充分了解水库运行状况和地质条件的基础上，采用有限元法对水库进行结构稳定分析，分析结果显示：大坝上下游坝坡滑动安全系数均满足要求，大坝沉降已经趋于稳定，但由于沉降不均及坝基存在湿陷性等原因，仍有出现坝体开裂的隐患，建议应加强沉降、位移观测，为大坝安全运行提供可靠的依据。     

不对称坝肩危险岩体稳定性综合评价及治理

某拱坝左右坝肩抗力体不对称,右坝肩山体单薄,且岩体内断层、节理及软弱夹层发育,软弱平面以上楔形危险岩体存在安全隐患。在建立拱坝的三维模型对拱坝的整体稳定性进行分析的同时,采用矢量代数法分别计算采用混凝土块体压脚治理前和压脚后的稳定性系数。计算结果显示,正常工况下危险岩体稳定性系数由治理前的2.45升高至2.70,校核工况下危险岩体稳定性系数由治理前的2.09升高至2.30,但是安全储备仍然不高,因此在后期施工及水库运营过程中应加强对右坝肩岩体的监测,以确保工程安全。