密云水库斜心墙土石坝浸润线监测及模拟分析

作     者：李文光 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：陈剑

授予年度：2018年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：土石坝 监测数据 浸润线 回归分析 数值模拟 

摘      要：我国是世界坝工大国,其中部分大坝存在不同程度的问题,而大坝一旦出现险情,将危及下游人们生命安全,对人们生产生活造成重大影响。随着人们对大坝安全的关注度愈来愈高,大坝安全监测问题已成为人们分析研究的重点。大坝浸润线的正常与否是影响大坝安全的关键方面,因此运用大坝安全监测资料,对大坝浸润线进行统计分析,并运用有限元软件进行数值模拟,从多方面对大坝浸润线进行研究,成为大坝浸润线研究的主要方向。本文以密云水库斜心墙土石坝为例,通过土石坝监测数据以及土石坝材料相关渗透系数,运用回归分析以及有限元方法,对土石坝浸润线进行分析,研究内容为:（1）土石坝浸润线监测数据定性分析从测压管水位与库水位相关性角度出发,对1961年~2015年测压管水位与库水位近54年数据进行整理,运用比较法、作图法对土石坝浸润线进行定性分析,结果表明坝体测压管水位明显低于库水位,与库水位关联程度较小,土石坝浸润线基本正常。（2）基于回归方法的浸润线分析对历年监测数据进行统计分析,考虑上游水位、下游水位、降水量及时间效应等自变量,基于最小二乘法原理,建立一元线性回归、多元线性回归以及逐步线性回归等统计模型,分析各自变量对测压管水位影响大小,确定了逐步回归的统计模型。结果表明:测压管水位的主要影响因素为上下游水位,尤其下游水位;而降水量和时间效应对测压管水位影响较小,其中时间效应对测压管水位影响最小。（3）基于有限元方法的浸润线分析基于土石坝实际浸润线监测数据及工程资料,运用二维有限元渗流软件GeoStudio进行数值模拟计算,确定土石坝材料的渗透系数,并利用此渗透系数确定不同水位条件下,坝体内部的浸润线分布。结果表明:不同工况下,土石坝下游浸润线位置较低,且随库水位变化较小,斜心墙防渗效果良好,密云水库斜心墙土石坝渗流正常。本文通过监测数据统计分析以及二维有限元渗流软件数值模拟分析,确定了土石坝浸润线监测断面的测压管水位主要影响因素,及逐步回归统计模型,表明测压管水位受上游水位影响较小,斜心墙防渗体系效果良好;土石坝下游浸润线位置较低,且变化幅度较小,土石坝渗流正常。