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。     

裂隙含水层中地下水非线性井流问题研究

【目的】探讨裂隙含水层中地下水井流问题的精确计算方法,为裂隙含水层中地下水渗流的精确计算提供理论支持。【方法】建立了裂隙含水层中的地下水井流模型,就具有普遍性的Forchheimer非线性渗流规律,通过Boltzmann变换,对非线性渗流模型进行了求解。【结果】从理论上求解出了裂隙含水层中非线性渗流区域内渗流速度和水头降深的解析表达式,并通过引入无量纲时间、紊流因子和井流函数,对所求解析解进行了化简。【结论】揭示了裂隙含水层中非线性流的客观存在,建立了非线性渗流模型并进行了求解。     

基于有限差分计算的某水库大坝渗流场稳定性分析

为了对云南某水库大坝渗流稳定性进行评价分析,运用基于有限差分原理的Visual Modflow软件进行渗流场数值模拟。结果得出,坝体内部浸润线较低,稳定性较好;下伏地层二叠系灰岩岩溶裂隙发育,渗流速度较大,最大渗流速度出现在坝体上游坡脚处。此外,该坝体两侧后坝脚,沿管壁均有较集中的渗水点,说明坝体土与管壁的接缝处理较差,在长期渗水或在高水位情况下,将会进一步加剧接缝的扩大发展趋势,易导致管壁周边土体产生接触冲刷型的渗透破坏现象,进而影响水库运行及坝体稳定。针对所出现的问题,提出2点建议:一是增加坝基填土的厚度,防止库水过多渗入下伏地层,最大程度避免土体液化现象出现;二是严格监测二叠系灰岩地层中的岩溶现象,一旦出现较大规模的溶洞,应及时进行灌浆处理,以防地基出现坍塌下沉,从而威胁大坝的安全。     

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。     

土石坝基岩渗流冲蚀破坏机理初探

土石坝常坐落在透水基岩上,在长期复杂的自然环境条件影响和各种内外力作用下,可能产生渗漏破坏问题,尤其是土石坝基岩渗流冲蚀破坏。文章基于土石坝渗流基本理论,建立了土石坝基岩冲蚀破坏概化模型,并结合美国提堂大坝进行了验证,研究结果表明土石坝防渗体的基岩渗流冲蚀破坏是导致坐落在透水基岩上的土石坝溃坝的根本原因,透水岩基防渗处理是防治土石坝基岩渗流冲蚀破坏的关键。     

土工膜防渗工程的渗流计算探讨

土工膜是一种新型防渗材料,在渠道、堤防、水库等防渗工程中已经得到了广泛的应用,但关于土工膜防渗工程的渗流计算方面还有待研究。基于土工膜的渗流机理,将发生在土工膜中的渗流分为土工膜本身渗透和土工膜缺陷渗漏两类,分别进行分析。根据原型观测资料进行反演,从平均意义上对土工膜的渗流系数进行取值,可以从宏观上解决土工膜缺陷难以确定的问题。最后分析了等效土体法进行土工膜防渗土石坝渗流计算的误差来源,指出在实际计算时,需要进行相应的误差分析。     

土石坝压煤开采对水库安全运行的影响

以某水库土石坝下的压煤开采工程为背景,结合其他矿区压煤开采的实测结果,应用概率积分法的数学模型进行了开采沉陷变形预计,研究了土石坝由于地下开采而引起的变形和破坏特征以及对土石坝的安全产生的影响。通过数值模拟以及水文计算的结果分析,开采沉陷变形对水库的防洪安全产生了很大的影响。     

接触单元法在混凝土心墙土石坝有限元分析中的应用

为研究混凝土心墙土石坝中混凝土心墙与土石坝坝体之间的摩擦接触对心墙、坝体应力应变的影响,文章以某混凝土心墙土石坝为例,采用ANSYS有限元分析软件建立二维模型,引入点点接触单元模拟混凝土心墙与其周围土体间的接触问题,研究了心墙与坝体的受力特性,并将其与不考虑心墙与坝体之间摩擦接触的情况比较。结果显示,点点接触单元可以模拟心墙及其周围土体间的接触面,且引入接触单元后,心墙、坝体的受力均减小,运行期心墙的受力减小最明显。     

土石坝的种类划分及施工质量控制

土石坝是水利工程中常见的坝型,因其施工相对简单,经济成本要比其他坝型低很多,所以在工程建设中应用最为广泛。但土石坝在施工过程中,常常会受到渗流病害的影响,渗流病害是施工中主要控制的一个方面,本文主要对土石坝的施工方法进行简述,并对渗流控制进行了分析,以供土石坝的建设施工参考。     

声纳渗流探测技术在大库斯台水库大坝渗漏检测中的应用

渗漏问题是大坝特别是土石坝除险加固工程中存在的普遍问题,渗漏量和渗漏位置的检测确定又是渗漏处理的关键。文章结合大库斯台水库大坝渗漏处理中的声纳渗流探测技术应用情况,介绍了声纳渗流探测技术的原理、布置方式和位置,并通过加固前后的监测数据对比,总结了声纳渗流探测技术在土石坝中应用的有效性和检测孔布置经验,可供相关技术人员在进行声纳渗流探测技术应用时参考借鉴。     

浅谈土石坝的施工

主要对土石坝工程类别、工程建设中存在的渗流进行分析以及施工实施过程中应如何确保工程质量。     

典型地质灾害下埋地管道的应力计算

地质灾害是导致埋地油气管道破坏失效的主要原因之一,特别是管道沿线的山体滑坡、地层沉降及地面塌陷等严重威胁着管道的安全运行。基于已有研究,介绍了几种分析管土耦合作用的常用模型,总结了地质灾害作用下埋地管道应力计算方法。采用实验模拟与数值模拟相结合的手段,开展了塌陷、沉降以及滑坡地质灾害下管土相互作用实验以及FLAC 3D数值模拟,分别得到了3种地质灾害下的管道应力分布情况,通过比较实验结果、数值模拟结果以及管道理论模型计算结果可得:采用有限差分软件FLAC 3D开展管土相互作用模拟是可行的;仅考虑管道、输送介质以及土体重力载荷得到的理论计算结果与实验及数值模拟的结果相差很大,需要考虑土体摩擦力以及黏聚力等参数的影响,对管道应力计算方法进行改进。     

基于VS2DH的低温水入渗模型验证及热弥散研究

研究低温水入渗土壤时的温度变化规律,进行模型验证和敏感性分析。利用土体流-固-热耦合试验系统控制入渗水温和水头,对一维水平土柱进行低温水入渗试验,观测土柱长度方向上12个观测点的温度变化过程,对所建多孔介质水热运移模型的求解结果进行对比验证,基于验证结果利用VS2DH进行一维土柱低温水入渗模拟,对渗透率、孔隙率和弥散系数等热运移影响因素进行敏感性分析。结果表明,模型可以准确模拟不同入渗水温和水头条件下的土壤渗流场和温度场变化;渗透率是影响低温水入渗时热运移的主要因素,影响程度约为孔隙率和弥散系数的2倍;弥散系数对热运移的影响在渗透率大于和小于0.2 mm/s时呈现相反趋势。     

水利工程项目中土石坝的施工问题分析

土石坝是水利工程建设中常见的工程项目,在施工过程中所用的工程材料多数可以就地取材,在材料成本和运输成本上都能得到很好的控制,所以土石坝应用最为广泛,发展也最快,是一种非常普遍的坝型。本文主要针对土石坝的分类及渗流进行探讨,同时也给出一些在施工过程中要注意的事项,希望对土石坝施工有所帮助,确保工程高质量、高标准完成。     

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。     

土石坝施工及渗流控制分析

土石坝是水利工程建设中常见的工程项目,因其多数可以就地取材,使用当地的土石筑坝,较之混凝土坝可以节省大量的钢筋和水泥,在建筑成本上会节省很多,在水利工程中被广泛采用,具有悠久的历史。土石坝具有很多的优点,但其运行过程中也存在易受渗流危害的不足,本文重点针对土石坝施工中控制渗流方面进行分析,以供水利工程施工参考。     

裂隙岩体离散裂隙网络介质模型研究

岩体经过长期地质作用过程,通常会在岩体内部产生大量各种尺度的裂隙,其水力学性质即使是在单一岩性岩层中也是高度非均质性的.如何合理地表征这种非均质性是模拟裂隙岩体渗流的主要困难,本文将引入裂隙岩体离散裂隙网络介质模型展开详细的研究和探讨.     

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。     

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.     

土石坝心墙裂缝发展的扩展有限元模拟

由于土石坝水力劈裂过程复杂,关于其发展机理目前仍有争议。无论是总应力法还是有效应力法都不能计算裂缝的扩展过程。为了进一步研究土石坝水力劈裂的发展机理,参照混凝土材料损伤模型的建模思路,根据土石坝水力劈裂中裂缝的形成过程,并结合非饱和土的力学特点,提出了压实黏土的孔隙扩展模型和裂缝张开模型,用来描述土样裂缝产生前后的状态。借助扩展有限元方法,对裂缝的扩展过程进行了数值模拟。最后通过一个简单的算例,验证了该方法的可行性。该方法对于水力劈裂的数值研究有一定的参考价值。