哈尔滨市磨盘山水利枢纽区三维渗流数值模拟模型研究

哈尔滨市磨盘山水库防渗型式拟采用垂直砼防渗墙及帷幕灌浆方案。为了分析左岸不同长度防渗对水库渗漏量及坝基渗透稳定性的影响。对磨盘山水利枢纽区渗流场进行了三维数值模拟研究。结果表明，随着左岸防渗长度的增大。渗漏量及下游渗流出口渗透比降基本呈线性趋势减小。当左岸防渗长度为200m时。渗漏量及各渗透比降均小于允许值，为推荐的渗控方案。     

燕山水库坝基防渗墙优化设计

因现场资料不足或分析手段落后等原因,当前进行水库坝基防渗墙设计,往往存在过于保守的倾向。以河南省燕山水库为例,基于优化设计的思路,采用目前较为成熟的二维有限单元法,对不同防渗条件下的坝基渗流场分别进行了模拟,并将计算所得比降、流量与允许比降、允许流量做了对比,从定量的角度提出了既安全、又经济的防渗方案:防渗墙厚度取0.8m,深度取打入破碎带5m。     

土工膜-防渗墙-弱透水层联合防渗的有效性分析

深厚覆盖层坝基往往都是强弱互层结构,坝基中存在弱透水层。弱透水层既是隔水层又是软弱夹层,是否利用其作为控渗依托层关系到工程难度、进度及成本。绝大多数工程都将全封闭式防渗体作为控渗首选方案,保守的设计理念导致采用半封闭式防渗体控渗的工程少之又少。西藏多布水电站采用土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体,在国内外少见,具有一定代表性,其防渗效果具有重要的参考价值和借鉴意义。本文基于详细的地质构造资料,以非饱和土体渗流、比奥固结理论和土体的非线性流变理论为基础,考虑土体水力学及土力学参数随双场耦合的动态变化关系,借助ADINA建立流固耦合模型,全方位分析多布水电站的渗流场、应力场,以及弱透水层的承载力和液化性。研究表明:土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式防渗体能有效降低渗透速度、渗流量和抑制渗透坡降,各渗流参量满足控渗要求;大坝及防渗墙的水平位移、沉降和应力相对悬挂式防渗体有一定增大,需提高防渗墙的强度。弱透水层是防渗体系中最重要的部分,经分析弱透水层承载力满足要求,且不会发生液化。对比分析三种防渗体系,多布水电站现采取的土工膜-防渗墙-弱透水层三位一体半封闭式联合防渗体是最佳方案,可减小防渗墙深度近193m。该研究成果对类似工程具有重要的参考价值和借鉴意义。     

跋山水库土石坝防渗加固工程设计

以跋山水库土石坝工程为例,对土石坝防渗加固方案比选和设计进行分析。通过方案比选采用采用塑性混凝土防渗墙截渗方案,采用粘土斜墙加固方案,防渗轴线选择为轴线Ⅰ,具有工程投资低、交通便捷等优势;通过优化设计确定不同区位的防渗墙厚度,以达到安全、经济合理,经计算,采取该方案防渗效果较好。     

关于计算天然砾石类土渗透比降的探讨

对于坝基或其他有关工程是否会产生渗透破坏的问题,允许渗透比降是重要的参数之一,笔者通过大量的实例来说明和探讨用计算方法求得砾石类土的临界渗透比降及允许渗透比降的必要性以及计算方法的运用差别。在实际工作中,渗透比降一般是按经验值给出,对于允许渗透比降一般取0．1,很少取0．15以上。     

光照碾压混凝土大坝渗控分析

基于光照水电站坝基水文地质条件及坝体渗透特性的研究,建立了大坝三维有限元模型,模型较详细地考虑了坝体大坝不防渗结构和排水系统及坝基地质和防排渗结构。分析研究了薄层单元、排水孔幕的模拟方法,采用合适的方法计算了同条件下的渗控情况。通过综合对比分析,对该坝的渗流规律及相应渗控措施进行了初步地探讨。     

陆浑水库坝基断层破碎带渗透稳定性评价

陆浑水库位于河南省洛阳市嵩县境内。为了论证大坝在水库投入正常高水位（319．5m,327.5m,331.8m)运行时的安全，经过对30余年的水位观测资料的整理和分析，在厘定水文地质模型的定性分析基础上，运用现代数理统计原理，成功地解决了困扰水库正常运行的坝基渗流问题，获得了善于坝基渗透稳定状况及其变化趋势的认识。结果表明：目前大坝的运行状况是正常的；水库在缓慢蓄水过程中，截水槽的薄弱部位可以得到渗透中固，截水槽中的填土与岩石结合面的抗渗比降可达45以上；上游铺盖与截水槽结合下游排水的防渗体系有效地控制了坝基渗流。同时，预测了高水位时坝基渗流是稳定的，水库完全可以投入高水位运行。这为病险水库的论证提供了一个案例。     

坝基二维渗流场的大尺寸物理模型试验

利用大尺寸砂槽试验模型模拟了坝基二维渗流全过程,并着重分析了坝基二维渗流场的变化情况。模型槽内土样渗透变形破坏后,取不同区域土样进行颗粒分析试验。根据渗透变形试验所获得的参数,运用GeoStudio 2007软件对坝基渗流场进行数值分析,所得渗流场分布与物理模型试验结果基本吻合,说明该二维渗流场的物理模型试验结果较为合理。结果表明,渗透破坏主要发生在坝体下渗透路径较短的区域内,而坝基上下游基本未产生渗透变形;产生渗透破坏后,渗流路径发生较大改变,导致渗透破坏区域渗流量大幅增加,加速坝基破坏进程。     

尼泊尔波迪科西水利枢纽三维渗流分析

针对尼泊尔波迪科西水电工程首部枢纽布置和软土坝基的岩性条件和渗透特征 ,通过对混凝土防渗墙深度、灌浆帷幕长度、混凝土渗透性、地基渗透性的敏感性分析 ,确定出防渗墙和防渗帷幕的优化方案 ,并对三种库水位工况下的三维渗流场进行了详细的计算分析 ,为工程优化设计提供依据.     

千里堤强渗段坝基渗流量的计算与分析

通过对白洋淀千里堤坝基强渗段渗流水文地质条件和渗流监测数据的分析,确定坝基强渗段的渗流边界及坝基渗流量的计算方法,并采用分段法计算出了坝基强渗段的渗流量,分析淀水位、截渗沟水位与渗流量三者之间的相互关系,提出千里堤坝基渗流安全的主要影响因素及相应建议,为保障千里堤的安全稳定运行提供技术依据。     

平原病险水库堤坝渗流控制方法研究

根据2000年实测数据绘制了在不同水位下水库堤坝测压管等水位线图,建立垂向二维有限元法渗流数值模型,模拟了尔王庄水库堤坝11个典型断面稳定渗流状态。综合分析测压管实测数据、现场勘查和计算结果,确定水库渗漏严重坝段。计算得出全封闭、悬挂式高压喷射灌浆防渗墙两加固方案下坝体单宽渗流量、浸润线、渗透比降等水力要素,结果表明全封闭设计可降低70.04%~98.32%渗流量,截渗沟或明渠处溢出渗透坡降降至0.001~0.023,控制效果显著。     

基于流-热耦合模型的土石坝渗流热监测研究

为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术,需研究待监测区的背景温度场特征。为此,建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合）,模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应,温度边界按周期性气温考虑,且相关参数按非线性考虑,如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等,其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例,讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响,库水及气温是两个重要热源,饱和带的温度受库水渗流控制,非饱和带主要受气温控制,具有季节波动特征;在土石坝心墙部位若发生集中渗漏,渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响;若在心墙上敷设分布式光纤传感器,很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征,在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。     

大坝渗流基流的分析模型研究

深入研究了库水位等变化对渗流变化滞后效应,探讨了渗流的滞后模型,利用该模型进行优化分析,确定了渗流滞后天数和影响天数以及上游有效水深等参数;并借助于上游有效水深,将非稳定渗流计算问题转化为稳定渗流的求解问题,简化了计算;在此基础上,结合实测资料及渗流分析,建立了大坝渗流基流的分析模型。算例表明：建立的模型能较好地反映基流的变化性态。     

尾矿库筑坝期三维渗流分析

尾矿库坝体的稳定性分析需充分考虑地形的复杂程度与边界的不规则程度,从而建立尾矿库的真实三维渗流场。利用SVOffice软件在不概化地形及边界的条件下构建尾矿库的真实渗流域,模拟了最后一期填筑在正常高水位（427.77 m）及汛期最高洪水位（434.50 m）两种工况下的三维瞬态渗流场。结果显示：两种工况下,尾矿最大日排水量均为6 100 m³,此时,堆积坝两侧浸润面均有溢出,远离排水井一侧的溢出范围更大,这主要是受渗流域的影响;库内初始水位对筑坝期渗流场的分布存在较大的影响,汛期洪水位筑坝初期浸润面位置最高。由模拟结果设计了5条排渗盲沟,保证了浸润面在堆积坝任何部位均未溢出。     

某水库坝基渗透稳定性研究

某拟建高为22 m的混凝土重力坝坐落于第四系冰水堆积层之上。在大坝上下游水头差的作用下,产生库水渗漏。库水的大量漏失,不但可能使大坝蓄水达不到设计高程而影响工程效益,而且,水流的渗透作用还会导致地基岩（土）体的恶化,产生渗透破坏,影响大坝本身的安全。在现场调查基础上,用数值模拟方法评价了该水库在库内设置175 m长铺盖条件下的渗漏问题,计算了水库的渗流量、大坝基底的水力坡度。因其量值较大,必须在渗流出口处采取反滤层等工程措施,给相关部门提供设计依据和决策参考。     

绕坝渗流地下水位的时空分布模型研究

许多大坝的失事是由于高地下水位引起坝肩失稳所致。绕坝渗流是影响坝肩高地下水位的主要因素。为此通常将大坝基础防渗帷幕延伸到坝肩岸坡内一定距离,以减小绕坝渗流影响。而防渗帷幕运行性态随时间变化,为了评价坝肩防渗帷幕和地下水位的运行性态,首先分析了地下水位观测资料和水位、降水、温度、时效等时空影响因素及其表达式,随后基于岸坡地下水位观测资料,利用最小二乘法建立了大坝岸坡地下水位的时空分布模型。通过比较模型剩余标准差和测点的剩余标准差,可以确定坝肩地下水位的异常测点,分析岸坡防渗薄弱部位,掌握坝肩岸坡渗流场时空分布规律,监控绕坝渗流的性态。     

屋檐洞溶洼水库坝体工程条件与渗漏分析

溶洼成库，是岩溶区地下水开发的主要途径之一。屋檐洞溶洼水库是封堵地下河形成的地下、地表联合水库，堵体位于距地表182m的地下河道中。除主体工程外，坝体上部有厚110m的松散堆积作为天然坝体。通过实地勘测、钻探及物探等成果资料和地下河试堵工程观察分析，上部松散体主要由滑坡堆积而成。本文对滑坡体的成因条件和坝体工程地质特征进行分析，认为滑坡是由水流冲刷、地貌、岩体结构及外应力等的共同作用产生的，对坝体的稳定具有一定的影响，但滑坡体渗漏是成库的关键。按不同渗漏条件，可分为上部松散体及岩溶裂隙和层间错动带的渗漏，渗漏点分布于550m高程以上。通过研究，该坝体在采取相应工程措施处理的基础上，蓄水高程可达650m左右，可形成以地下河道为主要蓄水空间的溶洼水库。     

留家水库坝基渗漏分析

留家水库是一座中型水库，多年来一直存在着渗漏问题，根据水库大坝的勘察资料，对水库渗漏问题进行了分析，并提出截渗措施。     

库水位骤降后面板缺陷坝体渗漏量和坝坡稳定性分析

为研究库水位变动情况下面板不同缺陷的面板堆石坝渗透稳定特性,利用著名岩土分析软件Geo-studio的Seep/w与Slope/w模块,以浙江省临海市西部括苍镇境内某面板堆石坝为例,对不同土工膜缺陷及库水位变动工况的组合进行了渗流特性及稳定性的数值模拟分析,得到了浸润线,渗漏量及稳定性系数的变化曲线,计算结果表明:(1)面板一旦发生缺陷,静库水位下坝体的浸润线有一个明显的抬升,缺陷尺寸越大,浸润线高程越高,但是差异不大。库水位高程越高,静库水位下坝体内部的浸润线高程也就越高;(2)库水位水平越高,缺陷尺寸越大,坝体渗漏量也就越大;(3)库水位骤降下面板坝内部浸润线呈现先疏后密的规律,库水位下降速率越大,上游坝体浸润线疏的部分则越疏。在库水位骤降经过面板坝缺陷高程时,有一个浸润线突降的过程;(4)从整体上看,上游坝坡的稳定性系数要大于下游坝坡的稳定性系数;静库水位下,库水位水平越高,上游坝坡稳定性系数越大,而下游坝坡稳定性系数则越小,缺陷位置越高,稳定性系数越低;库水位骤降情况下上游坝坡稳定性系数随库水位下降呈现先下降后上升的趋势,下游坝坡则呈现一直上升的规律,一旦面板发生缺陷,稳定性系数较完整面板来说有一个较大幅度的下降,面板缺陷尺寸越大,稳定性系数整体上越小。