库水升降对新疆阿勒泰地区某土石坝渗流影响的研究

库水升降会改变土石坝原本稳定的渗流场,进而影响坝体的安全和稳定,为研究库水升降速率对土石坝渗流的影响,在GeoS tudio中建立了新疆阿勒泰地区土石坝的坝体—坝基二维模型,采用非饱和渗流模型计算了坝体在不同定水位及库水升降诱导下的孔隙水压力和浸润线变化情况。结果表明:坝体稳定性随库水定水位的升高而降低,库水升降速率过快均会造成坝体内浸润线严重滞后,渗流场平衡不及时,稳定性恢复过慢等不利影响,建议加强土石坝的运行管理和区域水文气象监测,防止库水水位突升、突降,保障大坝安全。     

多元回归模型在坝基渗透稳定性预测中的应用

在坝的失事事故中，渗透破坏占了30～40％。坝基渗流长期观测资料是病险土石坝渗透稳定性预测的主要依据。多元回归模型是定量处理观测数据的有力工具。本文根据坝基水文地质特征的差异性以及渗流场的非平面性，将多元回归数学模型应用于坝基渗透稳定性预测中，给出了在计算机上实现的计算算例。通过对陆浑水库的研究分析，对坝基渗透稳定现状及变化趋势的有了进一步认识，成功地解决了影响水库正常运行的坝基渗流问题，为水库投入正常高水位运行提供了详实的依据。其研究成果与其它方法结论一致，从而证明多元回归模型具有较强的实用性。     

陆浑水库坝基水位观测资料分析

经过对 30余年水位观测资料的整理和分析 ,在厘定水文地质模型的基础上 ,运用数理统计原理 ,获得了坝基地下水渗流特征及其变化趋势的基本认识 ,这包括库、管水位关系 ,代表断面测压管平均位势过程线 ,特定库水位时测压管管水位过程线 ,坝基渗流量变化。研究表明 ,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水位 ,这为水库投入正常高水位(319.5 ,32 7.5 ,331.8m)的运行提供了详实的理论依据。     

陆浑水为坝基水位观测资料分析

经过对３０余年水位观测资料的整理和分析,在厘定水文地质模型的基础上,运用数理统计原理,获得了坝基地下水渗流特征及其变化趋势的基本认识,这包括库、管水位关系,代表断面测压管平均位势过程线,特定库水位时测压管管水位过程线,坝基渗流量变化。研究表明,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水位,这为水库投入正常高水位（３１９．５,３２７．５,３３１．８ｍ）的运行提供了详实的理论依据。     

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。     

基于遗传算法-支持向量机的滑坡渗透系数反演

求解库岸边坡岩土体的渗透系数是研究滑坡渗流场及多场演化的基础,一般通过原位试验和室内试验求得,但试验成本较高且试验位置具有一定的随机性。本文以三峡库区马家沟滑坡为例,提出一种利用地下水位动态观测资料反演滑坡岩土层渗透系数的方法。具体步骤为:（1）依据滑坡的勘察资料和水位观测数据,构建滑坡数值模型;（2）利用SPSS生成不同渗透系数正交试验组合,并将渗透系数代入数值模型中计算监测井的水位,得到不同渗透系数及其对应的模拟水位数据;（3）应用遗传算法优化的支持向量机构建坡体模拟水位与渗透系数的非线性映射关系,再通过代入实际动态监测水位值求得滑坡岩土层的渗透系数;（4）将求得的渗透系数代入数值模型,用计算的模拟水位与实际观测水位进行对比验证。研究结果表明:遗传算法优化的支持向量机具有良好的学习预测效果,能准确预测渗透系数与水位的关系。该反演方法具有高效、准确的优点,反演结果的精度满足实际应用需要。     

库水位升降对岸坡稳定性影响研究综述

库水位升降会对边坡稳定性产生重要影响。研究库水位升降这一边界条件改变对岸坡稳定性的影响,具有实际工程意义。本文总结了涉及库岸边坡研究范畴的国内外研究现状:库水位升降条件下坡内渗流场、库水位升降条件下边坡稳定性、库岸边坡的破坏失稳机理,三者之间关系为:库水作用改变渗流场-渗流场改变边坡稳定性-渗流场改变边坡破坏失稳模式及机理。着重评论了传统的分析稳定性方法或其他新方法在分析库岸边坡应用上的优缺点,在此基础上,指出当前研究的主要问题并对今后研究的发展方向提出自己的看法。     

非饱和渗流对滑坡稳定性的影响研究

库水位下降对滑坡的稳定性具有较大影响。提出了土水特征曲线的多项式约束优化模型和一种新的溢出面边界条件约束函数,并用ANSYS的APDL语言编制了饱和－非饱和渗流程序。以赵树岭滑坡为例,首先利用核磁共振（NMR）技术和钻孔资料建立该滑坡的物理模型,然后模拟了长江水位以不同速度从175 m下降到145 m时该滑坡的渗流场,对每种工况不同时刻的滑坡稳定性进行了计算。实例分析结果表明,库水位下降过程中稳定性系数会出现极小值,库水位下降速度越大,稳定性系数极小值越小,出现极小值的时刻也越早。     

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。     

基于降雨与库水位耦合的三舟溪滑坡渗流模拟及稳定性分析

降雨与库水位升降是诱发库岸滑坡的重要因素,降雨与库水位耦合作用下的非稳定地下水渗流场的确定,是分析库岸滑坡稳定性的关键。以三舟溪滑坡为例,通过对地表位移监测数据、降雨及库水位变化数据的分析,确定了降雨和水位升降是导致滑坡稳定性降低的主要因素。利用有限元分析软件GEOSTUDIO对三舟溪滑坡在研究区实际降雨和三峡工程运行库水位条件下的瞬态渗流场进行了数值模拟和边坡稳定性分析,得到了滑坡的最危险水位升降速度和降雨量,进而提出了水位下降比与滑坡稳定性的关系。     

Evaluation of excavation‐induced relaxation and its application to an arch dam foundation

Based on the damage mechanism of rock during excavation, the maximum tensile strain criterion for pinpointing relaxation region or excavation‐disturbed (damage) zone (EDZ) is introduced. To simulate the deformation and stress redistribution caused by the deterioration of the deformation and strength parameters in the EDZ, the ‘restraint‐relaxation’ finite element algorithm is formulated using the deformation and strength parameters of pre‐and post‐relaxation. The Xiaowan arch dam project (292 m high) is studied by the proposed method, in which the permissible tensile strain and fluidity parameter are evaluated using back analysis. The computation results have good agreement with the field monitoring. An important inference from the study is the necessity of considering the relaxation effects on the dam/foundation system during the construction and operation period. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于蓄水期反演的锦屏一级拱坝极限承载力分析

锦屏一级拱坝坝高为305 m,是世界上最高的拱坝。但是,其坝基岩性较差,f5、f8等断层在建基面出露,基础严重不对称等地质复杂性给锦屏一级拱坝的极限承载力分析评价带来很多不确定性。基于变形加固理论,使用三维非线性有限元程序TFINE,采用直接法和正倒垂测点监测值反演蓄水期坝体混凝土弹性模量和基础变形模量,并验证反演参数在锦屏一级蓄水期预测和极限承载力分析中的适用性。使用反演参数,对坝体正常运行的应力、位移进行仿真分析;采用屈服区、不平衡力、塑性余能范数、整体稳定性安全系数等指标,基于工程类比法,全面评价锦屏一级拱坝的极限承载力。对比反演参数和设计参数的计算结果,验证了设计参数的可靠度。结果表明,锦屏一级拱坝起裂安全系数K1为2倍超载,极限承载安全系数K3为8倍超载,锦屏一级拱坝具有较高的极限承载力,整体稳定性是有保证的。     

Study on Optimal Grouting Timing for Controlling Uplift Deformation of a Super High Arch Dam

A grouting model is developed for use during the grouting of the complex foundation of a super high arch dam. The purpose as to determine the optimal grouting timing and appropriate grouting pressure involved in controlling the uplift deformation of the dam. The model determines the optimal grouting time as the height of the arch dam increases with the concrete pouring, by checking the tensile stresses in the dam against standard specifications. The appropriate grouting pressures are given on the basis of the actual grouting pressures monitored during the upstream riverbed foundation grouting. An engineering procedure, applying the model, was then proposed and used during foundation grouting under the toe block of the Xiluodu super high-arch dam in south-western China. The quality of the foundation grouting was evaluated against the results from pressurized water permeability tests, acoustic wave velocity tests, elastic modulus tests and panoramic photographing of the rockmass on completion of the foundation grouting. The results indicated that the proposed grouting model can be applied to effectively reduce the uplift deformation and associated cracking risk for super high arch dams, and it can be concluded that the proposed engineering grouting procedure is a valuable tool for improving foundation grouting under the toe blocks of a super high arch dam.     

Simulation for the Spatial–Time Characteristics of High Arch Dam

As a kind of slim shell structure flexibly based on its deformable foundation, high concrete arch dam exhibits remarkable spatial–time characteristics. In this paper, the Xiaowan Hydropower Project accommodating 294.5 m high double curvature arch dam is taken as example, to which the factor of time is introduced in the whole numerical simulation procedure. The dynamic inputting of the parameters related to the structural geometry and material properties (e.g. thermal, permeability, deformation/stress) following the construction progress is realized in an intension to establish a four-dimensional (spatial–time) numerical simulation procedure. The Digitized System of Xiaowan Arch Dam (DSXAD) is further formulated by the combination of the instrumentation system, the spatial–time simulation procedure, and the engineering judgments. The DSXAD has been working well in tracing the real working status of the dam during its construction period as well as service period. A series of difficult technical issues in the construction of the Xiaowan Dam are successfully solved with the help of the DSXAD. Through this practices important theoretical insights are achieved, which founds a new landmark for the high arch dam construction in China.     

乌东德水电站特高拱坝施工期坝基岩体质量工程地质评价

特高型拱坝坝拱座岩体承受的荷载巨大,坝基岩体质量是拱座稳定的关键,在施工期如何准确评价坝基岩体质量,是拱坝建基岩体工程地质研究的重要问题。本文以工程地质条件研究为基础,从岩性、岩体结构分布着手,研究建基岩体工程地质特征;以现场、室内试验、声波测试为依据,建立坝基岩体质量评价标准。对乌东德拱坝施工期揭露的建基面岩体进行质量划分,研究发现：乌东德拱坝建基岩体质量优良,以Ⅱ级岩体占绝大多数,少量Ⅲ₁级岩体,极少量Ⅲ₂级岩体,与可研成果高度吻合;建基岩体满足岩体质量与声波验收要求,岩体质量空间分布较连续,且相对均匀,有利于承受拱坝推力。     

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。     

复杂条件下高拱坝应力及坝肩稳定分析

众所周知,研究复杂地质条件下的高拱坝应力和坝肩稳定对确保工程安全具有重要的意义。研究的江坪河高拱坝地质构造较复杂,坝基及坝肩岩体存在大量断层、软弱夹层、泥化夹层和卸荷、风化岩体等地质缺陷,引起两岸坝肩岩体变形不对称、压缩变形量增大以及坝肩局部岩体承载能力低,直接影响到拱坝正常运行和稳定性。因而,对各种工况下的坝体及坝肩岩体进行了三维有限元分析,研究了坝体及坝肩的应力和变形发展状态、可能失稳模式、破坏形态和破坏机制。研究成果表明,未加固时坝肩岩体不稳定,因此,通过研究采用合理的加固处理措施,右岸采用6个传力洞进行加固;左岸采用锚洞进行加固。采取加固措施以后对其进行三维有限元分析,其研究成果表明,加固有一定的效果,改善了两岸的受力状况和变形分布,提高了坝肩稳定性,但左岸坝肩仍不能完全满足规范要求,还需要进一步增加锚洞的面积。     

非均质土坝稳定性的渗流场和应力场耦合分析

綦于多孔介质的渗流特性和土的非线性本构关系，研究了渗流场与应力场的耦合效应，并针对一实际十坝建立了非线性耦合分析模型，探讨了位于软基之上的非均质土坝的渗流与应力耦合规律。分析结果表明，在渗流作用下，坝休和坝基中渗流与应力的相互作用是不应忽视的，其作用结果将会使土坝、特别足防渗心端附近应力水平和渗透坡降均有不同程度的提高，表明考虑渗流场和应力场耦合作用的计算结果对土坝稳定安全性不利。     

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。