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。     

硬填料坝应力计算方法探讨与特性分析

通过对一个100 m高典型硬填料坝的应力变形分析,指出坝体填筑过程和硬填料随龄期和应力状态变化的应力-应变特征的模拟对坝体应力变形结果影响显著不容忽略。采用二元本构模型和仿真计算方式,研究了地基弹性模量对坝体应力和强度安全性的影响。地基的变形对坝体应力有显著的影响。地基弹模较低时与较刚性地基的坝体应力情况差异很大。地基弹模较低时,竣工期坝基面中部的拉应力和坝址与坝踵处的压应力都很大,可能并不满足抗拉和抗压强度。与竣工期相比,挡水期坝基面的压应力增加,拉应力减小,抗压强度安全性减小,抗拉强度安全性增加。对于硬填料坝,竣工期和挡水期的抗剪强度安全系数均很高,一般可不进行抗剪强度的计算。     

山谷型垃圾卫生填埋场堆埋体稳定性评价

山谷型卫生填埋场是我国卫生填埋场建设的主要形式之一。本文借鉴无粘性坝体边坡的容许安全系数，反算求得不考虑内聚力的垃圾可能最小内摩擦角。利用这个内摩擦角计算坝体所受的主动压力，从而计算垃圾坝的抗滑、抗倾覆及坝基的稳定状态。初步建立了一套评价此类型填埋场堆埋体安全稳定性的方法，并通过对一工程实例的分析，证明了该方法是可行的。     

房县深峪沟病险水库黏土心墙坝稳定性分析

以房县深峪沟病险水库黏土心墙坝为研究对象,对其渗流稳定和坝坡稳定性进行评估,目的是为加固设计提供参考。设计了校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位的稳定渗流计算,校核洪水位降到正常蓄水位、正常蓄水位降到死水位的非稳定流计算工况,其中正常蓄水位降到死水位的工况又设计了5种降速计算方案,利用自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法计算了不同工况下的坝坡稳定性,分析发现：校核洪水位稳定渗流背水坡安全系数k＜1.15,不满足工程稳定性要求;设计洪水位和正常蓄水位工况,安全系数k＜1.25,不满足工程稳定性要求。校核洪水位到正常蓄水位的迎水坡满足k≥1.15的要求,背水坡不满足k≥1.15的要求;正常蓄水位到死水位迎水坡在设计的5种降速下均存在时间步不满足k≥1.25的要求,所以该水库属于病险库,需要加固处理     

不同降雨模式下山谷型垃圾填埋场水分运移及其稳定性研究

近10年的运营经验表明,国内南方地区第1批建造的山谷型垃圾填埋场中的渗滤液水位一般较高。同时,现有研究表明,降雨入渗引起渗滤液水位过高是垃圾填埋场失稳的主要诱因之一。因此,研究强降雨条件下山谷型垃圾填埋场的水分运移规律及其稳定性,具有重要的现实意义。基于七子山填埋场浅层、中层和深层垃圾土的土-水特征曲线和Brooks-Corey公式,利用非线性拟合技术得到垃圾土的渗透性函数;运用饱和-非饱和渗流理论,对递减型、中心型、增强型和平均型4种降雨模式下七子山填埋场的水分运移进行了数值计算;利用极限平衡理论,对不同降雨模式下七子山填埋场的稳定性进行了分析。结果表明,降雨模式对山谷型垃圾填埋场内的水分运移规律和填埋场的稳定性有显著的影响,递减型降雨模式下填埋场内孔隙水压的变化最大,同时填埋场稳定系数也下降最为明显,为最不利降雨模式;经历7 d 746 mm的极端强降雨后,七子山填埋场具有极大的失稳隐患。     

垃圾渗漏液在包气带及含水层中的联合运移模拟

近年来,全国各地新建了大量的垃圾填埋场,其中多有不符合垃圾处理处置场地建设规范的,垃圾填埋场渗滤液对地下水的污染风险也逐年凸显,这就要求对后续垃圾填埋场建设时,在环评阶段做好垃圾填埋场渗滤液对地下水的污染风险预测,为垃圾填埋场地下水污染预防设施的设计与建设提供指导。本文探索了垃圾渗滤液在包气带和含水层中的联合运移模拟,首先利用Hydrus建立包气带模型,模拟垃圾渗滤液中氨氮在包气带中的迁移转化,在此基础上用Visual Modflow软件建立地下含水层模型,对比渗滤液经过包气带过滤和没经过包气带过滤两种情景下的污染范围和程度。模拟结果显示,包气带和含水层联合运移模拟渗滤液泄漏后的运移途径和路线,更接近渗滤液进入含水层的实际情况。     

阜新城市垃圾填埋场对地下水污染的研究

随着我国城市化的发展,城市生活垃圾产量剧增,垃圾渗滤液对地下水的污染问题已成为当前主要的水环境污染问题。通过对阜新市城市垃圾填埋场地理、地质和气候特征的调查,结合阜新市城市发展现状,分析了阜新市城市垃圾填埋场垃圾成分,渗滤液产生量及渗滤液中污染物的浓度,得出了阜新市城市垃圾填埋场渗滤液中各种污染物污染地下水的源强度。采用数值模拟的方法,对垃圾渗滤液污染地下水的情况进行模拟分析,验证了模拟方法的正确性,并对今后的污染情况进行了预测分析。     

基于强度折减法的库岸滑坡三维有限元分析

通过现场踏勘调研,根据滑坡的环境地质条件,详细探讨了该库岸滑坡的成因机制和演化过程,并重点分析了滑坡失稳的影响因素。建立滑坡体的三维有限元模型,运用有限元强度折减理论对其稳定性进行了计算分析。结果表明,滑坡体在天然状况下是稳定的,库水位上升至正常蓄水位时将超过滑坡前缘高程,滑坡安全系数降低,不满足规范规定的最小安全系数的要求,在考虑降雨入渗、库水位骤降时,滑坡进一步趋于危险;在考虑蓄水+地震工况时,库岸滑坡有失稳的可能。据此提出了削坡减载治理措施,治理后滑坡在各工况下的安全系数均满足规范的要求,研究成果对滑坡的治理具有较大的参考价值。     

水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性

基于Richards方程,对坝体的饱和-非饱和渗流场进行了模拟,再根据饱和-非饱和渗流场和非饱和土抗剪强度公式,对坝体的稳定性进行了分析。结果表明,水位骤降过程中坝体的安全系数通常呈现先缓慢增加后迅速减小的变化过程,分析坝体失稳时塑性区和位移场发现,水位下降的初期,坝体左侧坡体的安全系数要低于坝体右侧坡体,但水位下降到一定程度,右侧坡体的安全系数迅速减小,并先于左侧坡体失稳;采用有限元强度折减法用于多坡面边坡稳定分析时,只能获得最小安全系数的包络线;心墙具有隔水防渗的作用,对水位变化渗流具有阻尼作用。     

垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计

垃圾填埋场中的渗滤液水位过高会引发一系列环境和稳定问题,工程上可用竖井抽水降低渗滤液水位。通过在填埋场现场进行抽水试验,确定垃圾土的渗透系数和抽水影响半径,在此基础上对填埋场降水的瞬态流问题进行有限元模拟,分析了抽水井口径和间距对填埋场降水的影响,提出了降水方案的设计步骤和方法。抽水试验表明,现场垃圾的渗透系数约为3.6×10-4cm/s,抽水影响半径约为20m。数值分析表明,井径的变化对于降水效果影响不大,而合理选择抽水井间距对降水十分关键。进行抽水方案设计时,应首先根据工期和降水幅度要求计算井间距,按井的出水速度选择水泵,再根据水泵确定井径,最后根据井径和过滤层形式确定钻孔尺寸并选择钻机。     

渗流与地震作用下铁矿尾矿坝稳定性分析

尾矿坝有别于传统的挡水坝体,其堆积材料具有松散性、非均匀性及填筑质量不可控性等特点,常常在地震、强降雨等不利因素作用下发生溃坝灾害,严重危及人民生命财产安全。合理评判尾矿坝坝体在不同工况下的稳定性状是科学防灾减灾的前提。本文以内蒙古包钢集团某铁矿尾矿坝为研究对象,通过现场勘察与室内外试验,初步评价尾矿坝堆积体的稳定性,获取稳定性分析所需的物理力学参数;考虑强降雨渗流及地震作用,分别采用Geo-studio及STAB土质边坡稳定性分析软件,基于极限平衡法进行天然工况、暴雨工况、地震工况及暴雨+地震工况下的稳定性计算;基于有限元强度折减法,采用ABAQUS软件针对上述工况进行尾矿坝体稳定性对比计算;综合分析了三种稳定性计算方法在潜在滑带识别及稳定性计算成果等方面的差异,建议了极限平衡法与有限元分析相结合的复杂工况下尾矿坝稳定性分析方法。分析结果表明:渗流与地震作用下某铁矿2#尾矿坝段处于欠稳定状态,其余坝段处于稳定状态,为该尾矿库溃坝危险性评价提供了科学依据。     

粉煤灰尾矿库坝体稳定性静力分析

首先采用极限平衡法对齐鲁石化热电厂粉煤灰贮灰坝在正常水位和洪水位下的稳定性进行了计算,结果表明坝体稳定性满足相关规范要求,但安全储备偏低。考虑到稳定与变形的关系,采用FLAC程序对坝体稳定性进行分析,得到了可能滑动面的位置和稳定性系数,计算结果与极限平衡法计算结果基本一致。     

渗滤液水位以下垃圾体产气对孔隙压力影响研究

为了研究渗滤液水位以下产气对孔隙压力的影响,从孔隙气在渗滤液水位以下特定的流动状态出发,采用峰值产气模型,结合了达西定律、理想气体状态方程和多孔介质流体动力学理论,建立了渗滤液水位以下考虑产气作用的气液迁移模型。运用差分法对产气引起的气液迁移问题进行了数值求解。计算结果表明,渗滤液水位以下垃圾体的产气对孔隙压力的影响主要有渗滤液渗流引起的附加孔隙压力和水位升高引起的附加孔隙压力,按孔隙气所处阶段的不同可以分为孔隙气被封闭时孔压积聚阶段、孔隙气突破孔隙水封闭时的孔压急剧消散阶段以及由对流作用控制的气液运移阶段;高产气速率、高渗滤液水位和低渗透系数都会使得垃圾体内产生较高的孔隙压力;降低填埋场内渗滤液水位是减小产气对孔隙压力影响的有效措施。     

黄河上游某滑坡坝渗透稳定性评价

为了对黄河上游某滑坡坝的渗透稳定性进行较深入研究，作者首先通过试验资料确定了坝体与湖底纹泥渗透稳定的可能破坏形式、临界水力坡降和允许水力坡降，在此基础上应用数值模拟方法(Modflow程序)对滑坡坝在正常湖水位与极限湖水位两种工况进行了渗透稳定性评价。具体评价方法为，在每种工况下先评价计算范围内最大水力坡降方向每一格点(计算剖分网格)的渗透稳定性，进而评价整个坝体的渗透稳定性。研究结果表明，在正常湖水位与极限湖水位两种工况下，坝体均不会出现渗透稳定性问题，在极限湖水位下，坝体的渗漏量变化不大(由2775m^3／d增加为3138m^3／d)。说明在漫长的历史过程中，堰塞湖已形成了很好的防渗铺盖，当水位高于溢洪道时，湖水主要通过溢洪道向外排泄。研究结果为下游某大型水电站的设计、施工与安全运营提供了理论依据。     

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。     

某尾矿坝扩容抗滑稳定性分析

用瑞典圆弧法对某尾矿坝的抗滑稳定性进行了计算分析,得到了不同坝体高程和不同运行情况下尾矿坝的抗滑稳定性安全系数。结果表明浸润线对坝体稳定性的影响很大,当浸润线位置较高,坝体趋于饱和状态时,坝体稳定性降低很多。同时根据抗滑稳定性的计算分析结果,对尾矿坝的治理提出了一些建议。     

蓄水与施工作用下滑坡变形机制与稳定性分析

向家坝水电站一期蓄水后,刚刚完成挖填方工程的307省道复建公路所途经的观音坪滑坡发生明显变形,滑坡变形究竟是蓄水触发还是复建公路施工触发存在着较大争议。本文基于滑坡变形特征与现场监测结果,探讨了该滑坡的变形机制。通过有限元数值模拟对该滑坡的稳定性进行分析,采用强度折减法计算出不同工况下滑坡的安全系数。计算结果表明:（1）复建公路施工和库水位上涨都不利于滑坡整体稳定,而且库水位上涨对滑坡稳定性的影响程度更大;（2）施工结束,且水库蓄水至354m后,滑坡已接近临界稳定状态;如不采取措施,库水位上升至二期蓄水位370m和正常蓄水位380m时,安全系数将进一步降低;（3）对该滑坡采取削坡减载治理措施后,滑坡在二期蓄水位和正常蓄水位的条件下安全系数均满足规范的要求,分析成果可为同类滑坡防治提供参考。     

基于有限元极限平衡法的尾矿坝坝体稳定分析

在平面应变条件下,采用基于弹塑性应力应变分析的有限元极限平衡法对尾矿坝坝体的稳定性进行研究。该方法可较好地结合极限平衡分析方法和有限元应力分析方法的特点。通过弹塑性有限元分析,合理准确地考虑结构整体应力场的影响,进而结合Hooke-Jeeves法优化搜索最危险滑动面的位置及其对应的最小安全系数。以某尾矿坝实际工程为例,比较分析了考虑正常、洪水以及特殊工况运行下有限元极限平衡法与极限平衡条分法和有限元强度折减法在安全系数大小及滑动面形状和位置的差异,重点运用有限元极限平衡法对尾矿坝坝体的稳定性进行验算并作出安全评价,为尾矿坝的安全设计施工提供可靠依据和技术支撑。     

某电厂贮灰坝失稳过程及破坏机制研究

运用非饱和土土力学理论分析了某电厂贮灰坝失稳过程,揭示了该贮灰坝的失稳和破坏机制。分析表明,随着子坝挡水历时的增加,积水不断下渗,浸润线逐渐抬高,非饱和区域相应减少,坝体中受此影响的部位的孔隙水压力也随之不断增高,抗剪强度不断降低。此过程发展到一定程度,则导致贮灰坝产生破坏和滑动。上述分析清楚地诠释了干滩长期消失会使贮灰坝的稳定性遭受巨大威胁的原因。其研究结果可为贮灰坝、尾矿坝在类似工况下的稳定性评价和预测预报提供借鉴。     

不同龄期垃圾渗滤液对浅层地下水污染的实验研究

为了深入了解垃圾渗滤液对浅层地下水污染的机理,揭示不同龄期垃圾渗滤液在浅层地下水中多组分运移规律,文章以阜新市垃圾填埋场为研究对象,通过室内土柱对比实验,研究了不同龄期垃圾渗滤液在浅层地下水中多组分运移的机理和规律。结果表明不同龄期垃圾渗滤液在入渗过程中都会引起地下水不同程度的污染,且新鲜垃圾渗滤液较老龄垃圾渗滤液更易污染地下水,其污染机理主要为吸附、解析、溶解、沉淀和离子交换等水岩作用。研究结果为今后垃圾填埋场的治理和地下水的修复提供理论依据。