张家湾水库大坝的渗流和稳定分析

以张家湾水库大坝为例,运用有限单元法对除险加固后均质土坝的渗流进行分析计算,同时运用瑞典圆弧滑动法和简化Bishop法对均质土坝的坝体稳定进行分析计算,在此基础上对水库大坝进行了渗流安全评价和稳定安全评价.     

洙浴水库大坝运行现状及渗流复核计算分析

洙浴水库位于陕西省宝鸡高新技术开发区马营镇洙浴村西南,大坝为均质土坝,坝高18 m,目前已运行四十多年,因年久失修,大坝迎水坡干砌石破坏严重,背水坡雨水冲蚀,坡面不整,存在严重安全隐患。按照大坝加固设计原则,对大坝稳定问题进行渗流复核计算,考虑水库运行中出现的各种不利条件,按照三种不同工况对现状及加固后大坝各工况大坝单宽流量和渗流进行计算分析,结果显示:大坝的单宽流量最大为1.34 m~3/d·m,水力坡降为0.063,大坝体出溢点渗透坡降小于土体允许渗透坡降,表明现状大坝在稳定渗流作用下是安全的,不会发生渗流破坏。研究结果为大坝后期除险加固和安全运行提供了理论依据。     

吴岭水库枢纽工程渗流分析

对湖北省京山县吴岭水库枢纽工程中土坝剖面进行了有限元渗流计算，分析了大坝基础部位的残坡积土和强风化砂岩的强透水性以及下游排水体对于大坝渗流场的影响，指出现有坝体断面设计的不合理是导致大坝下游坡面散浸的原因，为大坝的工程处理提供了依据，也为今后土坝设计提供了借鉴。     

液压抓斗造塑性砼防渗墙在梅铺水库除险加固中的应用

以郧县梅铺水库大坝除险加固工程为例,结合工程实际地质及塑性砼防渗墙设计情况,从施工程序、施工工艺、成墙施工难点及对策、塑性砼防渗墙施工过程及质量控制等方面,介绍了液压抓斗造塑性砼防渗墙在土坝加固中的应用。     

长江水利委员会长江勘测规划设计研究院

徐麟祥大师事迹 　　徐麟祥从事水利水电工程设计四十五年,共参与、负责及主持了丹江口、葛洲坝、隔河岩、高坝洲、三峡、皂市、水布垭等水利水电工程的设计工作,在工程结构、地基与基础处理、岩石力学与工程等方面作出了重要贡献.1962年开始进行丹江口大坝的补强加固设计,在大量试验研究基础上,他采用“压风检查、定量注水,以浆赶水、适量放浆“等一系列水泥灌浆措施,对丹江口大坝混凝土的架空、不密实的质量事故进行补强,用控制爆破抽槽、回填混凝土对大坝的基础贯穿裂缝进行补强加固,恢复了大坝的整体性,使大坝达到了设计标准的要求.这些措施已被许多工程所广泛采用.1970年开始对葛洲坝坝基粘土质粉砂岩及层间剪切带的试验研究.在所负责二、三江的基础处理设计中,他创新性地提出了限制利用抗力岩体的计算分析;在总结国内外经验基础上,采用封闭抽排、防渗板、混凝土齿墙、抗力桩等综合措施,解决了在“红层“(粘土质粉砂岩)上修建大型泄水闸的基础处理问题.封闭抽排及防渗板措施已被国内许多工程所采用.1984年开始主持并负责隔河岩大坝设计.……     

深厚砂质覆盖层土坝的弹塑性地震反应分析

由于可液化砂质土应力-应变特性模拟的复杂性及数值计算的不稳定性,深厚砂质覆盖层土坝的弹塑性地震反应分析是土坝抗震研究中的一个尚未完全解决的课题。采用u-p完全耦合的饱和多孔介质有限元分析方法和砂土多重机构弹塑性模型,对遭受M6.7级地震的国外某深厚砂质覆盖层土坝进行弹塑性地震反应分析,研究了坝体和地基的动力反应特性及其超静孔隙水压力产生、扩散和消散的变化规律。结果表明：计算得到的坝体加速度和永久变形与实测值存在一定的差异,但基本上反映了坝体加速度与永久变形的实际分布情况,从而说明采用的本构模型和计算方法具有一定的精度;由于坝体和坝基的超静孔隙水压力较小,且坝体永久变形不大,可以不对坝体和坝基进行加固处理;坝趾附近浅层地基的超静孔隙水压力较大,有可能发生液化,因此,须采取相应的抗液化加固措施。     

强震区土坝抗震措施研究

国内大量建于20世纪50～70年代的土坝,坝体施工质量普遍较差,且坝基为密实度较低的粉砂土。在地震作用下极易液化,为此必须开展地震动力安全性性评价,并研究相应的抗震工程措施。针对庆安水库,通过对混凝土连续墙、振冲碎石桩和抛石压重3种常用抗震加固方案的分析,推荐了土坝抗震加固的合理工程措施,可在类似工程中推广使用。     

延川县袁家沟水库褥垫排水对大坝渗流的影响

本文基于AUTO BANK渗流计算分析软件,对袁家沟水库坝体渗流进行分析计算,结果表明:采用棱体排水和褥垫排水综合排水型式能够有效降低浸润线,褥垫排水对大坝渗流计算影响较大,今后在类似工程中应注意采用褥垫排水和棱体排水综合型式降低碾压式均质土坝的浸润线,保证大坝的安全。     

不同工况下水库大坝固化灰浆防渗墙防渗效果数值分析

针对山东东营孤东水库坝体渗漏问题,提出了大坝的防渗加固方案,对加固后的大坝渗流及稳定性进行数值计算。结果表明,固化灰浆防渗墙方案能很好地解决大坝渗漏问题,加固后设计蓄水位下出逸比降低于允许渗透比降。在水位骤降的条件下,大坝内部压力水头线下降,安全系数提高到1.40;在地震荷载的工况下,安全系数提高到1.32～1.44。加固后围坝的安全系数满足规范值,保证满足大坝的防渗要求,各工况的安全系数也都符合规范要求,可为类似加固工程提供可靠参考。     

费县小型水库除险加固工程措施浅析

小型水库存在大坝坝体、漏水,水库放水洞和溢洪道年久失修,不能正常运用。针对调洪验算的结果提出了加固措施和严格执行水利建设程序、提高质量控制等六项提高施工质量的措施。     

退役尾矿坝的环境安全问题分析

退役后的尾矿坝是否安全,主要决定于坝体和坝基的渗漏、坝体土的渗透变形和坝体的稳定性。本文主要从这三个方面出发,以东北地区754矿尾矿坝为例,对退役尾矿坝的环境安全问题进行了分析。结果表明,在对退役尾矿坝的环境安全问题进行分析时,渗流计算可不考虑正常情况下的渗流问题。鉴于尾矿坝与普通坝的不同,坝体稳定性分析的计算方案应增加地震叠加洪水时的情况,在对一些组成复杂含有夹层的土层进行参数分区时,应遵循"就粗"原则。     

马家树水库大坝防渗土料分散性判别和改性试验

基于分散性土修建挡水建筑物易受破坏而造成工程安全事故等因素考虑,开展双比重计试验、碎块试验、针孔试验、孔隙水阳离子试验和交换性钠百分比试验,对马家树大坝防渗土料的分散性及其改性措施进行研究。试验结果表明,马家树大坝防渗土料属于低液限黏土,易溶盐和饱和孔隙水溶液中含有大量的钠离子,酸碱度呈强碱性或极强碱性;土样中的黏土矿物主要以伊利石为主,含有少量的高岭石、绿泥石和蒙脱石;分散性试验综合判别土料属于分散性土和过渡性土;石灰剂量为0.25 %时就对分散性土产生显著改性作用。研究表明,黏性土产生分散性的主因是土体中含有较多的钠离子和酸碱度呈强碱性;石灰是一种有效的分散性土改性剂。     

考虑饱和-非饱和渗流的土坡极限分析

给出了均质土坝的下游坝坡的安全系数的计算方法。均质土坝的下游坝坡有可能会通过滑裂面发生破坏。土坝中的土坡通常处于非饱和状态。非饱和土坡的安全系数计算需要考虑吸力对抗剪强度的贡献以及土坡中的非饱和渗流。给出处于饱和-非饱和渗流状态下的土坡的安全系数,有助于评价均质土坝的安全系数。下游坝坡的安全系数计算方法有：极限平衡法、上限解法和下限解法,该算法适用于非饱和土坡,且是在饱和土坡安全系数的计算方法上修正得到的。算例中非饱和土坡安全系数的计算考虑了吸力对抗剪强度的贡献。考虑非饱和渗流理论的土坡安全系数计算方法通常更加接近现场实际情况,并且对于同一坝坡,考虑非饱和渗流计算出的土坡安全系数要比饱和渗流理论计算出的安全系数大。     

地震作用下的灰坝液化特征及其动力稳定性分析--以安阳电厂为例

根据安阳电厂灰坝岩土工程性质及其动力学特性,建立了适合灰坝工程的动力分析模型并采用有限元法进行了动力分析.在此基础上,在不同工况条件下对灰坝进行了抗液化安全评价及抗震稳定性分析.研究表明,在不设碎石桩、无排渗体条件下,粉煤灰子坝的抗液化安全系数Ks＜1.25,将发生液化;在设碎石桩、有排渗体条件下,粉煤灰子坝的抗液化安全系数明显提高,Ks≥1.25,不会发生液化.抗震稳定性分析表明,在上述两种工况条件下灰坝是稳定的.     

Dam break threshold value and risk probability assessment for an earth dam

In dam safety assessment, it is customary to focus on stability analysis, and the safety factor is regarded as an assessment index that cannot correctly reflect the effect of multi-factors and variable uncertainty. The factors that induce dam breaks are complex and uncertain; however, three primary ones can be identified: hydrological factors, seepage and bank slope instability. In this paper, the risk probability and the dam break threshold value for each factor individually, as well as coupled factors, are studied. The threshold value is acquired using the relationship formula between risk probability and dam type. The Dongwushi reservoir located in the Hebei province of China is taken as a case study. The results show that the dam break threshold values for hydrological factors, seepage and bank slope instability are 2.53, 2.02 and 2.69, respectively. The integrated dam break threshold value for the coupled factors is 1.25, which indicates that the dam is under serious stress according to the established risk assessment standard. The safety factor is calculated as 1.15 using the Bishop method, which indicates that the dam is under serious stress. The results obtained by the proposed method are consistent with those of the Bishop method. Finally, the proposed theory and method are introduced into a dam safety evaluation system (DSES) for convenient and efficient dam safety management.     

Evaluation of the Instability Risk of the Dam Slopes Simulated with Monte Carlo method (Case Study: Alborz Dam)

Embankment dams are one of the most important geotechnical structures that their failures can lead to disastrous damages. One of the main causes of dam failure is its slope instability. Slope Stability analysis has traditionally been performed using the deterministic approaches. These approaches show the safety of slope only with factor of safety that this factor cannot take into account the uncertainty in soil parameters. Hence, to investigate the impact of uncertainties in soil parameters on slope stability, probabilistic analysis by Monte Carlo Simulation (MCS) method was used in this research. MCS method is a computational algorithm that uses random sampling to compute the results. This method studies the probability of slope failure using the distribution function of soil parameters. Stability analysis of upstream and downstream slopes of Alborz dam in all different design modes was done in both static and quasi-static condition. Probability of failure and reliability index were investigated for critical failure surfaces. Based on the reliability index obtained in different conditions, it can be said that the downstream and upstream slope of the Alborz dam is stable. The results show that although the factor of safety for upstream slope in the state of earthquake loading was enough, but the results derived from probabilistic analysis indicate that the factor of safety is not adequate. Also the upstream slope of the Alborz dam is unstable under high and uncontrolled explosions conditions in steady seepage from different levels under quasi-static terms.

     

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究进展

高陡边坡变形及其对坝体安全稳定的影响,是高山峡谷型流域水利工程施工建设与安全运行所普遍面临的重要科学问题。一是高陡边坡稳定性研究,通过坝体两岸高陡边坡变形监测理论和方法研究,为实现动态反馈提供可靠的分析数据,再评价高陡边坡安全稳定性。二是高陡边坡变形对坝体安全稳定影响研究,通过分析岸坡与坝体间的相互作用,明确高陡边坡变形对坝体安全稳定的影响机制、作用范围和作用程度。在总结上述研究内容进展的基础上,归纳了本研究方向亟需解决的4个关键科学问题：时变监控方法、高精度数值仿真、智能优化反分析、边坡对坝体影响的理论计算方法,认为应进一步开展高陡边坡与坝体间相互影响机制及加固措施研究,为高陡边坡变形及其对坝体安全稳定影响研究提供思路。     

黑河黏土心墙土石坝分期位移反分析

高心墙土石坝的安全性评价问题涉及到土坝的变形与渗流规律及相关力学参数的确定,是当前土力学研究的热点与难点之一。由于土石坝受施工过程中施工工艺、施工方法和施工质量以及运行期运行环境和管理方法的影响,土石坝坝料的实际力学参数与原设计参数有一定的差别。为获得西安黑河黏土心墙土石坝大坝填料实际的力学参数,利用大坝的应力、变形与渗流观测资料,通过深入分析大坝变形机制和渗流特征,建立了黑河黏土心墙土石坝变形与荷载之间的对应关系,提出了基于准饱和土固结理论的心墙土石坝分期位移反分析的思路与方法,实现了心墙土石坝施工期、运行期全过程反演。结果表明该方法可反演得到心墙土石坝填筑材料的主要参数（邓肯-张模型）、心墙渗透系数及湿化变形参数。反演思路与方法对同类工程设计与反分析具有参考意义。     

乌东德高拱坝极限抗震能力研究

乌东德水电站是金沙江下游河段上4个水电梯级的最上游梯级,大坝为265 m高的双曲拱坝。采用非线性有限元法,将拱坝坝体-坝基作为一个整体系统,在考虑坝体横缝影响及无限地基辐射阻尼影响基础上,模拟坝肩控制性滑块各滑裂面在地震作用下张开、滑移的非线性力学行为,研究设计与校核地震作用下大坝的抗震性能,探讨大坝-坝基整体系统在强震作用下的抗震潜力。研究结果表明：设计地震条件下,坝体仅在拱端应力集中区域拉应力超过抗拉强度,压应力则均满足强度要求,坝肩块体稳定,大坝-坝基体系的整体安全性可以保证;校核地震条件下,坝体应力值略有增加,能够满足不溃坝的设防要求;以大坝-坝基代表性的位移、变形量变化曲线的拐点作为评价极限抗震能力的标准,可知拱坝-坝基体系的抗震超载安全系数为2.7,相应的基岩水平向峰值加速度0.729g,拱坝-坝基体系抗剪参数强度储备安全系数为2.0,乌东德高拱坝具备较强的极限抗震能力。     

江西宜黄县新源铁矿尾矿库稳定性分析

通过对江西宜黄县新源铁矿尾矿库的工程地质勘察,进行了钻孔揭示及大量钻孔原状土样的试验,对尾矿库作了稳定性分析,以便安排尾矿排放和采取安全营运措施。勘察结果认为,尾矿坝已运行多年,未见有塌陷和异常现象,质量应属良好,但尾矿坝坝顶标高已接近最终设计标高,有可能失稳。尾矿库稳定性及扩容的可行性必须经设计论证。并提出了各类沉积尾矿的物理力学参数建议值。