基于Geo-studio心墙内高渗透区渗透特性研究

黏土心墙土石坝是我国应用最广泛坝型之一,其优点是适应地基变形能力较强、对地质条件要求较低、就地取材、造价低等。土石坝因自身构造特点存在渗流问题,渗透破坏是诱发土石坝失稳破坏的主要原因。心墙作为防渗体会因质量问题或施工不当等易出现高渗透区域,促使坝体发生渗透破坏,威胁坝体安全。以黑龙江省通河县二甲沟水库的黏土心墙土石坝为研究对象,采用二维有限元数值模拟技术和大数据统计分析方法,研究高渗透区域心墙对土石坝渗流场的影响。结果表明,高渗透区域显著提高坝体渗漏速率及渗漏量,提高心墙出逸点高程,增加局部孔隙水压力,影响心墙右侧（下游）渗流场。随着高渗透区域位置升高,坝体渗漏量逐步减少,心墙出逸点高程逐渐降低,孔隙水压力升高区域逐渐扩大,加剧对单宽渗漏量及心墙出逸点高程影响。高渗透区位置处于距坝基2、7、12和17 m时,引发区域内孔压偏高18%、50%、60%以及90%以上。当高渗透区域渗透系数增加时,位于中位高渗透区域的土体孔隙水压力偏高区域有缩小趋势。研究结果可为未来依据大坝监测数据作渗流反演分析及动态安全监控和评估提供参考,保证大坝在整个生命周期中具有连续性控制,提高坝体安全性。     

土石坝渗流分析与自动化观测软件研究

介绍了结合土石坝自动化安全监测对辽宁省柴河水库土石坝坝体观测断面进行渗流场分析的软件开发过程.通过可视化软件开发,实现实时显示断面观测数据,计算设计浸润线及实测浸润线的实时绘制,并利用有限单元方法计算分析心墙内渗透压力水位,实现通过实测和计算的结果对土石坝安全监测与评价进行辅助支持.     

水流对土石坝心墙裂缝在反滤层保护下的冲蚀特性

为了解水流冲刷作用下反滤层对土石坝心墙裂缝发展保护作用的特点和机理 ,以黑河土石坝心墙裂缝冲刷试验为例 ,分别采用常水头和变水头两种方法 ,探讨了土石坝心墙裂缝在水流冲刷过程中的特点。结果表明 ,宽度不大的裂缝在合适的反滤层保护下 ,能防止心墙土体被水流冲刷。     

土石坝渗流分析与自动化观测软件研究

介绍了结合土石坝自动化安全监测对辽宁省柴河水库土石坝坝体观测断面进行渗流场分析的软件开发过程。通过可视化软件开发，实现实时显示断面观测数据，计算设计浸润线及实测浸润线的实时绘制，并利用有限单元方法计算分析心墙内渗透压力水位，实现通过实测和计算的结果对土石坝安全监测与评价进行辅助支持。     

土石坝土体内部裂隙存在时Lattice Boltzmann算法渗流模型

为了更好的研究土石坝内部裂隙存在时上、下游水头差作用下渗流过程。本文从渗流本质出发,将Lattcie Boltzman算法引入土石坝渗流分析中来,推导出了考虑Klinkenberg边界效应的Lattice Boltzman渗流方程并列用MATLAB编制了LBM渗流模拟软件,得出了渗流场中,压力水头作用下土石坝内部土体裂隙存在时,不同方向上的渗流流速与裂隙数量之间的关系。通过对某土石坝土体现场取样,利用Lattice Boltzmann算法对SEM图像进行相同求解的结果与数值模拟结果进行对比验证,得出Lattice Boltzmann算法是一种有效的土石坝渗流数值模拟方法,并为以后的土石坝渗流研究提供一种新思路。     

碎石桩复合地基桩土作用的数值分析

为进一步研究桩体复合地基在成桩过程中柱土接触处的相互作用,利用数值分析方法模拟碎石桩复合地基施工实际情况,采用弹塑本构模型并考虑能够反应土体与桩体相互作用的接触单元,分析竖向均布荷载作用下桩体与土体间的位移和受力情况,其力学性能得到更加深入细致的研究和检验,结果表明:在竖直方向上,应力最大的点在桩顶附近,应力最小的点在中性点附近.     

碾压式堆石坝沥青混凝土心墙应力位移分析

沥青混凝土心墙坝坝体结构比较简单,对骨料要求不很高,工程造价较低,受气候等条件影响较小,尤其适用于气候寒冷地区.因此沥青混凝土心墙坝在北方地区得到广泛地应用.但坝体结构设计是工程的关键,通过对大坝进行应力变形分析,可以了解沥青混凝土心墙的受力特点和安全稳定状态.本文以大石门水电站为例,通过对沥青混凝土心墙应力变形的计算,深入了解了施工期、蓄水期等不同阶段心墙的变形和受力情况,为施工、运行过程中提高沥青混凝土心墙适应坝体和地基变形的能力提供宏观上的参考和整体判断依据.     

基于正交试验土石坝热-流耦合模型参数的敏感性分析

【目的】研究热-流耦合模型参数的敏感性,减小运行期土石坝热-流耦合模型参数校正过程的工作量,为土石坝热-流耦合模型参数选取提供依据。【方法】采用正交试验法,以某水库土石坝为例,基于大坝热-流耦合模型,以坝体与坝基平均温度作为敏感性分析的主要指标,对大坝热-流耦合模型各参数的敏感性进行分析。【结果】渗透率和土体比热容对土石坝温度场影响较敏感,其极差值分别为0.124 5和0.086 2,其余参数的敏感性由强到弱依次为孔隙率(n)、饱和含水率(θs)、导热系数(λ)、残余含水率(θr)和土体密度(ρ),极差值分别为0.046 5,0.029 3,0.026 6,0.014 3和0.011 3,相对于渗透率和土体比热容,这5个参数对于温度场计算结果的影响较小。【结论】在对土石坝温度场进行校正时,应将模型中的渗透率和土体比热容作为重点参数。     

桩-土三维等厚度接触单元模型及其应用

根据桩侧土的剪切非线性性质,推导了桩-土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵,并以某工程实际的层状地基为例,研究讨论了在竖向荷载作用下不同厚度接触单元工作性状的影响.结果表明,所提出的接触单元能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况.     

基于正交试验土石坝热-流耦合模型参数的敏感性分析

【目的】研究热-流耦合模型参数的敏感性，减小运行期土石坝热-流耦合模型参数校正过程的工作量，为土石坝热 流耦合模型参数选取提供依据。【方法】采用正交试验法，以某水库土石坝为例，基于大坝热-流耦合模型，以坝体与坝基平均温度作为敏感性分析的主要指标,对大坝热-流耦合模型各参数的敏感性进行分析。【结果】渗透率和土体比热容对土石坝温度场影响较敏感，其极差值分别为0.124 5和0.086 2,其余参数的敏感性由强到弱依次为孔隙率(n)、饱和含水率(θs)、导热系数(λ)、残余含水率(θr)和土体密度(ρ)，极差值分别为0.046 5,0.029 3,0.026 6,0.014 3和0.011 3，相对于渗透率和土体比热容，这5个参数对于温度场计算结果的影响较小。【结论】在对土石坝温度场进行校正时，应将模型中的渗透率和土体比热容作为重点参数。     

桩-土三维等厚度接触单元模型及其应用

根据桩侧土的剪切非线性性质，推导了桩一土三维等厚度接触单元的单元刚度矩阵，并以某工程实际的层状地基为例，研究讨论了在竖向荷载作用下不同厚度接触单元工作性状的影响．结果表明，所提出的接触单元能够很好地模拟在竖向荷载作用下桩与桩侧土体之间滑移破坏的发展情况．     

土钉支护加固机理的数值分析

采用摩擦-接触型界面单元模拟钉土界面真实的变形协调情况,建立了基坑开挖土钉支护的数值分析模型,并通过和工程实测对比验证了模型的可靠性.借助动态仿真分析支护系统内力、钉土界面剪应力以及土体应力状态和应力路径随开挖、支护的不断推进而发展变化的全过程,定量揭示了支护系统的加固机理:单根土钉发挥应力分担、扩散以及传递的锚固作用,分别改善土钉头部、中部和尾部土体的应力状态,并提高土体抗剪强度;群钉系统发挥整体加固作用,增加土体刚度;土体强度、刚度增加且应力减小,双重抑制了边坡位移和塑性区的发展.     

林木根系固土作用数值分析

林木根系的固土作用是通过影响土体的应力、应变(位移)状态来实现的.该文将根土复合体看作是由土体、根系以及土体与根系之间的接触单元所联系起来的有机体,采用Duncan-ChangE-μ模型和非线性界面单元模型对根系固坡问题进行了应力应变分析,以油松为对象,模拟了油松根系与黄土相互作用的应力场,探索了有限元数值分析方法在根系固土机理研究领域的应用.研究结果表明,根系能使坡面表层的应力传递到土层深层,并弱化一定深度土层土体的应力,尤其是根底边缘附近的浅层土体应力减小的幅度较大,表明根系固土的影响范围局限于土体浅层.采用有限元法计算坡面在无林与有林两种条件下的边坡安全系数分别为1·821和1·984,有油松根系存在的边坡其安全系数比天然边坡计算的安全系数提高了10%,说明根系具有一定的固土作用.     

基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对邻近地下管线的影响

为了分析基坑开挖及降水的应力渗流耦合作用对邻近地下管线的影响,采用MIDAS GTS三维有限元软件,对湖北某基坑及相邻地下管线进行了模拟分析。支护结构中的内支撑和钢围檩采用梁单元模拟,管道采用梁单元进行模拟,钢板桩采用板单元模拟,钢板桩与土体之间的摩擦用接触单元来进行模拟,并通过对界面单元属性中渗透系数的设置,实现对钢板桩止水作用的模拟。通过分析,得出在应力渗流耦合作用下基坑的变形以及相邻管线的变形及受力情况,并根据相关规范要求对管线的受力和变形进行了验算,建立了管线的沉降与基坑地表沉降和围护结构挠度的函数关系,以便根据基坑地表沉降及围护结构挠度对管线沉降和变形进行推测,指导安全施工作业。     

基于接触单元的埋地弯头工作荷载下的强度分析

埋地弯头是长输管道常见的结构形式,易在外载作用下发生失效。基于非线性有限元方法,使用壳单元模拟管道,实体单元模拟土壤,接触单元模拟管土相互作用,建立了工作荷载作用下弯头受力分析的数值计算模型。对比计算了管径、壁厚、弯头曲率半径、弯头夹角、管土摩擦因数、土壤弹性模量不同特性参数下的管道应力,给出了管道峰值应力的变化规律:管径越大,弯头应力越大。结构上可以通过增加壁厚,增加弯头曲率半径与弯头夹角等方法减小弯头应力,而夯实弯头处的土壤也能够起到降低弯头应力的作用。     

挤压边墙对混凝土面板砂砾石坝的影响

挤压边墙是土石坝工程建设当中的一项技术类型,其通过为坝体设置挤压式边墙来提升土石坝的结构质量。本文先介绍了挤压边墙的特点,之后分析了其施工方法及优势,最后探讨了挤压边墙对混凝土面板砂砾石坝的影响。     

改性掺和料在黏土心墙土石坝中的应用与分析

黏土和砂砾石进行掺和作为心墙防渗料运用在土石坝中。文章论述了改性掺和料在黏土心墙土石坝中的掺和工艺、压实特性及质量控制的实践应用与分析。可供类似工程参考借鉴。     

某高沥青心墙堆石坝渗流特性分析

沥青混凝土心墙堆石坝由于其所处地形地质环境复杂,心墙单薄,载荷大,应力水平高,大坝渗流与变形机理复杂,大坝运行安全把控与评价难度大。因此,结合已建高沥青心墙堆石坝工程开展其原观特性研究,具有重要的理论意义与工程应用价值。文章通过对水位、温度、降雨等因子不同滞后性和多种时效因子函数不同组合的多方案比较分析和模型因子优化,构建了适宜于土石坝渗流的水位、温度、降雨和时效等主要因子函数,提出了适宜于某高沥青混凝土心墙堆石坝运行期监测资料数值模拟的统计回归模型。分析表明,各测点统计回归的复相关系数大都较高,优化模型的效果较好,回归方程总体有效。     

混凝土防渗墙在六都寨水库除险加固工程中的应用

六都寨水库大坝为粘土心墙土石坝,最大坝高达72.5m。文章介绍了混凝土防渗墙的施工方法、施工技术要点,疑难问题的处理,以及混凝土防渗墙在该水库除险加固工程中的成功应用,为六都寨水库安全运行提供了可靠的保证。     

土坝劈裂灌浆技术及其工程应用

一、技术问置提出 我省病险水库大多为20世纪70年代修建的土石坝,部分坝体填筑材料为当地湿陷性黄土,普遍存在着坝体变形、渗漏等病险。而且受当时各种条件限制,土坝在设计和施工方面都存在不少问题,诸多因素影响着大坝的安全稳定。主要因素有：施工时粘土心墙压实度不够,抗渗能力降低,发生大的沉降变形;均质土坝填筑土料粗颗粒比例大,无防渗体,浸润线抬高,渗流末端,