某水电站大坝基坑及围堰二维渗流及围堰背水面边坡稳定研究

某水电站大坝坝基需要开挖,这会影响围堰边坡的稳定性。根据地质资料建立了计算模型,设计了4种基坑挖深渗流计算方案,4种防渗墙、覆盖层、基岩渗透性倍增计算方案,3种复合土工膜局部失效计算方案,目的是了解基坑开挖、防渗措施失效和地层渗漏对渗流场和围堰边坡稳定及基坑渗流稳定的影响。根据不同工况渗流场对比发现:流网和流速等值线在防渗墙部位密集,该部位渗透比降也最大;复合土工膜局部失效时基坑坡脚渗透比降最大,可能会发生管涌或者流土破坏,同时存在堰坡失稳的可能。     

块石戗堤先行进占施工的土石围堰稳定性研究

对于内侧采用含砾黏土、外侧采用块石戗堤的土石围堰结构,为研究其进占方法对围堰稳定性的影响,以邕宁水利枢纽一期枯水土石围堰为工程背景,首先提出了"块石戗堤先行,含砾黏土跟进"的施工方案,根据块石及含砾黏土边坡和跟进距离的几何关系确定了含砾黏土侵入距离的计算公式;其次,基于流固耦合理论,研究了不同基坑排水速度时,渗流场和应力场耦合作用下围堰的工作状态,利用有限元分析软件ABAQUS结合有限元强度折减法,对含砾黏土侵入块石戗堤底部时形成的围堰进行了计算,分析了围堰的整体变形、剪切破坏及失稳特征。结果表明:随折减系数增大,塑性区从外侧堰底开始发育并逐渐形成贯通区,最大变形值出现在外侧堰底;含砾黏土跟进距离大于等于临界值16.22 m时,跟进距离的选取对堰坡稳定性的影响较小,而跟进距离小于16.22 m时,含砾黏土侵入块石戗堤底部数量过多,导致外侧堰体抗滑稳定承载力下降,围堰稳定性受到威胁。为保证围堰的安全稳定,建议将含砾黏土跟进距离控制在17 m左右。     

非稳定渗流作用下土石坝边坡稳定

在对库水位回落条件下土石坝非稳定饱和—非饱和渗流场进行有限元分析的基础上,考虑非饱和土强度、土体密度都随含水量变化的关系及渗透力作用,利用强度折减有限元技术研究了水位降落过程中边坡稳定性的变化规律及渗透系数对边坡稳定的影响。研究成果为土石坝的设计运行、除险加固提供了参考。     

考虑库水位与间歇性降雨联合作用的库区古滑坡稳定性研究

为研究库水位骤降联合间歇性降雨对库岸古滑坡渗流稳定的影响,基于非饱和渗流原理,考虑不同速率库水位骤降、不同类型间歇性降雨及降雨发生时刻,利用Geo-Studio软件对滑坡在库水位骤降遭遇间歇性降雨时的渗流特性、位移变形及稳定性进行了有限元模拟。结果表明：静库水位下孔压呈间歇式升降,中部孔压最大且发生时刻最迟,此时表层位移最大,易发生浅层滑坡;库水位骤降速率和孔压消散的快慢呈正相关,中上部具有表层滑坡风险,下部埋深20～25 m处具有深层滑坡趋势;降雨发生时刻越早,孔压达到峰值越快,库水位骤降初期遭遇间歇性降雨主要影响滑坡上部位移变形,而骤降后期发生间歇性降雨对滑坡中下部位移变形影响显著。各降雨类型的最小稳定性系数大小为翼锋型>升阶型>中锋型>降阶型,而与库水位组合的滑坡安全稳定影响程度为库水位下降联合间歇性降雨>静库水位下间歇性降雨>单纯库水位骤降。     

沟灌条件下层状土壤入渗与排水实验研究

利用室内土槽对沟灌条件下层状土壤的入渗与排水特性进行了实验研究。研究结果表明,土壤的分层性状及分层土壤的分布形状对土壤水分的入渗和排水都产生一定的影响。土壤层间界面对土壤水分湿润锋的传播产生一定的阻碍作用;由于土槽中分层土壤的水平分布不同,相对于南侧,北侧由于土壤较密实,测压管水头变化慢、入渗慢,持水能力较大,排水强度也较小。实验条件下,北侧稳定排水强度为0.021 L/min,南侧稳定排水强度为0.030 L/min。     

高地下水位渠段管、井相结合的复合排水及减压效果研究

在高地下水位渠段,明渠边坡容易产生扬压力破坏,造成衬砌板破坏、滑坡,甚至停水等严重事故。为降低地下水水位,提出在高地下水位地区采用纵向排水管与渠道内减压井相结合的复合排水方式。在常规条件下单纯采用纵向排水管排水,而在高地下水位情况下,启动减压井,使管、井同时运行,迅速降低地下水水位,避免造成扬压力破坏。针对山东省胶东引黄调水工程莱州趴埠段扬压力破坏问题,构建了三维有限元模型,解决了二维模型中难以同时模拟排水管与排水井的问题。采用数值计算方法对比了单纯采用纵向排水管、单纯采用减压井、管与井相结合3种模式下的排水减压效果,研究了减压井位置、井间距、井内抽水高程等对渠底及边坡的减压效果。结果表明,单纯采用排水暗管可以满足常规条件下的排水减压要求,而在高地下水位条件下无法满足。管、井相结合的复合排水方式,可满足排水减压要求,对长距离输水明渠高地下水位渠段的设计与运行提供理论支撑。     

乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡变形稳定分析

乐昌峡水利枢纽右岸高边坡风化层深厚,岩石强度弱,大坝右岸坝肩开挖后,将形成约215m的开挖边坡,边坡处于降雨强度大的地区,在施工期边坡开挖过程中的变形稳定,直接影响到碾压混凝土大坝的施工工期,十分关键.为了验算边坡开挖中和开挖后的稳定性,首先采用有限元法,对边坡开挖过程进行模拟,给出边坡的变形、屈服区等应力应变情况,利用强度折减法得到边坡的抗滑稳定安全系数,其次,用刚体极限平衡法计算安全系数,并与有限元的计算结果进行对比分析.在缺少渗流基本资料情况下,对深厚风化层的稳定状态,在极限平衡分析中,进行受降雨影响下的敏感性分析.最后对该工程提出加强观测和排水等措施,对边坡的稳定具有指导意义.     

刚性暗管结构形式与排水性能关系的三维电模拟研究

作者选用电解液模型对农田排水暗管的五种结构处理进行了三维渗流测试，揭示了其渗流场的基本形态及势场变化规律，定性地描述了此五种暗管结构排水性能的优劣，同时采用能综合反映暗管排水性能的流量系数值，对不同结构在各种参数组合条件下的排水性能作了定量的分析对比，结合以往室内砂槽试验成果，提供了合理的暗管结构设计依据。此外，应用保角变换法求得了仅有纵缝和全管壁进水的两种结构的二维渗流量解析式，并通过对试验资料的统计分析和线性回归分析法推导出三维渗流量的近似计算式。     

棉田暗管控制排水水位管理制度的试验研究

为研究一种适宜棉田的暗管控制排水水位管理制度,开展了测坑控制排水试验,观测分析不同排水水位下土壤含水率、地下水位、排水量、棉花生长状况、棉花产量等。结果表明,暗管控制排水能有效抬升地下水位,减少排水量,提高土壤墒情和提高雨水资源利用率;蕾铃期棉花的控制排水位在50～60cm时最适宜。     

降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析

根据某高速公路岩体边坡的实际情况和基本资料,选定典型边坡,建立降雨入渗条件下该边坡非稳定饱和一非饱和渗流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨两种工况下边坡内的地下水渗流场及其变化规律,确定地下水荷载。进一步模拟边坡分级开挖、支护过程,计算分析各阶段边坡应力变形规律和位移变化,以及在2种工况下的边坡稳定性。结果表明,降雨后的最小安全系数比降雨前有所减小,局部安全系数小于1．0,有滑坡危险;锚索支护后降雨的最小安全系数比支护前要大,较小安全系数的分布范围有一定的减小,安全系数提高幅度较大,能满足稳定性要求。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

岗曲河水电站厂房后边坡开挖和支护稳定性分析

岗曲河水电站厂房后边坡位于滇西南高山峡谷地区,地形地质条件复杂,坡体开挖完成后坡脚出现裂缝,为确保工程安全,采用通用有限差分程序FLAC3D,对岗曲河水电站厂房后边坡的开挖和支护进行了仿真模拟,通过分析开挖过程中边坡的变形,应力状态,塑性区分布和锚杆锚索受力情况,得出边坡在现有支护措施下稳定性较差,新增加固支护措施后,边坡的稳定性得到改善。     

水电站进场公路边坡有限元与极限平衡综合分析

如何对边坡稳定性进行合理的评价和科学的预测,提出科学合理的设计方案,减少边坡地质灾害,可有效解决水电站进场道路的通行安全问题。以水电站进场公路深挖路堑边坡为例,采用有限元与极限平衡相结合的分析方法,对边坡开挖施工的稳定性进行研究。研究结果表明:随着边坡逐级开挖施工,边坡的稳定性逐步增大,尤其是第二级和第一级边坡开挖后,边坡的稳定性有较大幅度提高,同时边坡可能的滑移面也逐步调整;两种计算方法得到边坡稳定性系数基本一致,滑移面的位置和形状也是一致,均为圆弧形滑动;鉴于泥岩在自然条件下继续风化,遇水崩解软化,泥岩的力学性质逐步劣化,边坡的稳定性也逐渐减低,可能从第二级边坡坡顶发生圆弧形滑动,建议对边坡第二级～第四级边坡采取锚杆框架植草防护措施,其他坡面采取挂网混植防护措施,为边坡工程治理设计提供参考。     

农田不同排水措施地下排水效果模拟试验研究

在地下水位较高、地表易于形成积水的中国南方地区,通过农田排水措施可以及时排除多余地表积水,快速降低地下水位,以达到排涝降渍、协同调控的目的.文中基于室内砂槽试验,揭示暗管排水、明沟排水、不同反滤体高度的反滤体排水及改进暗管排水等措施的地下排水规律及效果.结果表明:将暗管周围土体置换为高渗透性土体介质的改进暗管排水可明显提高排水流量,当土体置换高度达2 cm时(对应于田间条件40 cm),其排水流量均高于相同埋深条件下的其他排水措施,达暗管排水的1.59~1.66倍;改进暗排在地表积水消失时仍保持较大的排水流量,可达相同埋深暗管流量的2倍以上,在积水层消失后,能迅速降低农田土壤水的渍害胁迫,将地下水位降低至暗管埋设高度;各种排水措施,在地表积水即将消失时,出现了流量与水头变化幅度较大的现象.相对于各种地下排水措施,改进暗管排水在除涝降渍中存在明显优势.研究结果可为涝渍灾害易发地区高效除涝降渍减灾工程设计和建设提供参考.     

渠道排水管的位置对减小渠道扬压力的影响

降低渠底和两侧地下水位对保证大型明渠边坡稳定和渠道安全具有重要意义.以山东省胶东引黄调水工程莱州段为研究对象,建立了二维水文地质模型及渠道边坡渗流模型,定量分析渠道两侧不同高度和不同水平距离的排水管降压效果;根据不同排水管位置下总水头和孔隙水压的变化规律,确定渠道排水降压的最佳位置.研究表明:渠底排水降压效果最佳位置是...     

基于数值模拟的隧洞施工排水地下水影响评价

由于自然条件的改变和人类活动的影响,岩溶泉域出现断流或衰减、区域水位趋势性下降以及水质持续恶化等诸多环境和地质问题,研究隧洞工程施工排水对泉域地下水的影响对于泉域生态环境保护十分必要。依托山西某工程深部隧洞穿越柳林泉域,构建了隧洞工程所在泉域的地下水数值模拟模型（采用MODFLOW软件开发盆地地下水模型）,根据地下水长期观测井数据,对模型及相关参数进行验证和率定,通过模型模拟刻画出地下水系统补给、径流和排泄特征,分析工程前期施工以及后期排水对岩溶水水位动态、泉流量的影响以及可恢复性。研究成果表明,由于枝柯-车鸣裕泉域含水层地下水库的调蓄作用,前期和后续施工排水对柳林泉水补给量的影响较小;对枝柯泉域和车鸣裕泉域的区域地下水水位影响明显,预估到2025年底,枝柯镇北部形成降落漏斗。研究方法及成果对其他泉域生态环境保护具有参考价值。     

单一土层边坡抗滑稳定的影响因素分析

针对单一土层边坡,选取了边坡体坡度、土体材料的天然容重、凝聚力和内摩擦角四个主要影响因素,采用了Bishop的边坡稳定分析计算方法探讨了边坡的抗滑稳定安全系数在临水坡有水和无水状态下与每个因素之间的响应关系。研究结果表明:边坡抗滑安全系数与边坡系数、凝聚力和内摩擦角基本成正相关,而与土体容重成反比关系;四个因素中,边坡系数对安全系数影响最大,临水坡水位的高低对边坡稳定亦有较大的影响。该研究结果对实际工程具有现实的指导意义。     

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。     

坝体土体和防渗墙模量变化对防渗墙应力变形的敏感性分析

结合某水库的除险加固工程,建立二维有限元模型对采用低弹模混凝土防渗墙的某土石坝进行了数值模拟.分析计算按加固过程中的施工进度模拟,同时利用adina中多孔介质材料属性,考虑了坝体中渗流作用对防渗墙应力变形的影响.接触面单元考虑到在防渗墙的实际施工中需要泥浆护壁,采用Goodman修正单元.为分析坝体土体和墙体材料的弹性模量对墙体应力和变形的影响,研究了正常水位下防渗墙的应力和变形随坝体土体和防渗墙弹性模量变化而变化的规律性.计算结果表明:当防渗墙的弹模小于5000 MPa时,墙体应力随防渗墙弹性模量的变化不敏感,当防渗墙的弹模大于5000 MPa时,墙体应力随防渗墙弹性模量的变化敏感;最大水平位移随着防渗墙模量的增大变化不大,对防渗墙模量的变化不敏感;防渗墙墙体应力和变形对坝体土体弹性模量的变化不敏感.     

深水明渠特殊施工围堰绕流水力特性研究

大型调水工程通常采用深水明渠输送,受供水保证率制约,渠道边坡衬砌板的修复通常只能在不停水条件下进行.内静外动钢围堰目前采用的是一种新的深水渠道水下施工技术.为评估施工对渠道输水的影响,对钢围堰绕流水力特性开展研究十分必要.通过采用三维水动力数值模拟与概化物理模型验证相结合的方法,对比分析了钢围堰渠段的水深场和流速分布的...     

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。