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建材发展导向 2015年第24期13卷 74-76页

作者：张泽龙谢谟文杜伟超北京科技大学土木与环境工程学院 61206部队

基于非饱和稳定渗流,应用Geostudio软件,对土石坝内部的渗流场进行模拟。通过对心墙的渗透系数的折减,分析土石坝下游的渗透比降变化,并结合规范分析,得出土石坝渗透比降监控指标,以指导大坝安全运行。

关键词：土石坝渗流渗透比降监控指标

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基于渗透特性的面板堆石坝垫层料适用性研究

长江科学院院报 2017年第12期34卷 57-62页

作者：张家发定培中常敬雄王金龙长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010 国家大坝安全工程技术研究中心武汉430010 青海引大济湟水电建设责任有限公司西宁810001

垫层是面板堆石坝的重要分区之一。青海石头峡水电站面板堆石坝填筑施工之前,河床砂砾石料场的检测成果显示,筛除100 mm以上直径颗粒后的土料(直接筛分料),其细颗粒含量很容易低于要求的垫层料范围下限。针对直接筛分料和过渡料开展了... 详细信息

垫层是面板堆石坝的重要分区之一。青海石头峡水电站面板堆石坝填筑施工之前,河床砂砾石料场的检测成果显示,筛除100 mm以上直径颗粒后的土料(直接筛分料),其细颗粒含量很容易低于要求的垫层料范围下限。针对直接筛分料和过渡料开展了渗透变形和反滤试验,运用数值模拟方法预测了大坝渗流场分布及垫层与过渡区可能出现的最大渗透比降。从大坝渗漏控制和渗透稳定性功能要求出发,分析认为直接筛分料不适用于石头峡大坝垫层。针对直接筛分料提出了改进方案,即掺入粒径5 mm以下的颗粒,通过渗透变形和反滤试验复核了改进料作为垫层料的适用性。工程建成后,水库蓄水期间运行性态良好,并经受了地震的考验。通过实例研究,强调了填料特性研究应贯穿土石坝建设的全过程,尤其应重视填筑施工之前尽早开展实际用料适用性的复核试验与评价工作。

关键词：面板堆石坝垫层过渡区渗透比降改进垫层料

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建筑基坑防渗墙渗流控制效果研究

长江科学院院报 2016年第6期33卷 58-64,69页

作者：张家发范士凯陶宏亮吴庆华长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430064 长江科学院国家大坝安全工程技术研究中心武汉430010 武汉华太岩土工程有限公司武汉430064

虽然防渗墙在基坑渗流场控制中应用广泛,但是人们对于防渗墙作用效果的认识仍有不足。以武汉市常见的二元结构地基为背景,概化建立建筑基坑渗流场的典型模型,通过数值模拟分析揭示了防渗墙的渗流控制作用规律;以此为基础,结合工程实践,... 详细信息

虽然防渗墙在基坑渗流场控制中应用广泛,但是人们对于防渗墙作用效果的认识仍有不足。以武汉市常见的二元结构地基为背景,概化建立建筑基坑渗流场的典型模型,通过数值模拟分析揭示了防渗墙的渗流控制作用规律;以此为基础,结合工程实践,开展了防渗墙应用的研究。研究成果显示:落底式防渗墙对基坑渗流场具有显著的控制效果,但必须更加切实防止墙体出现缺陷,确保落底于可靠的防渗依托层之中;悬挂式防渗墙对基坑渗流场的控制作用效果随贯入度增加而得到有限的提升,应结合成本、工期、基坑排水量控制和基坑安全要求,综合研究确定合适的防渗墙贯入度;防渗墙与排水措施相配合才能形成有效的基坑渗流场控制体系,针对具体工程,需要在充分掌握地质条件、地表水文条件、邻近防洪工程、建筑物及其他设施等条件下,论证渗流控制方案,以达到保障基坑安全和有效控制对周边环境不利影响的综合效果。这些结论也可为地铁等市政工程基坑渗流控制提供借鉴。

关键词：基坑安全防渗墙贯入度渗透比降渗流控制数值模拟

水布垭面板堆石坝渗流场分析和分区材料允许比降设计指标研究

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长江科学院院报 2008年第6期25卷 71-76页

作者：张家发杨启贵熊泽斌王金龙长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室武汉430010 长江勘测规划设计研究院武汉430010

采用饱和非饱和非稳定渗流模型对水布垭面板堆石坝在正常运行、面板局部缺损和面板失效等工况下的渗流场进行了较全面的模拟计算,分析了大坝各分区的水头和比降的分布,确定了垫层、过渡区和主堆石区可能出现的最大比降。这种最大比降对... 详细信息

采用饱和非饱和非稳定渗流模型对水布垭面板堆石坝在正常运行、面板局部缺损和面板失效等工况下的渗流场进行了较全面的模拟计算,分析了大坝各分区的水头和比降的分布,确定了垫层、过渡区和主堆石区可能出现的最大比降。这种最大比降对坝体渗透稳定性具有控制意义。据此提出了分区材料允许比降设计指标的建议值,为评价面板堆石坝分区之间水力过渡合理性和渗透稳定性提供了依据。

关键词：水布垭面板堆石坝大坝分区渗流场设计指标渗透比降

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某土石坝悬挂式混凝土防渗墙深度优选

人民黄河 2019年第12期41卷 83-88,92页

作者：段玲玲邓华锋支永艳潘登三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室

在深厚覆盖层上修建土石坝,坝体和坝基的防渗效果直接关系大坝的安全。根据西南地区某土石坝坝址区工程地质条件,坝体采用沥青混凝土心墙防渗,深厚覆盖层采用悬挂式混凝土防渗墙方案,重点对悬挂式混凝土防渗墙深度进行了6种方案对比分析... 详细信息

在深厚覆盖层上修建土石坝,坝体和坝基的防渗效果直接关系大坝的安全。根据西南地区某土石坝坝址区工程地质条件,坝体采用沥青混凝土心墙防渗,深厚覆盖层采用悬挂式混凝土防渗墙方案,重点对悬挂式混凝土防渗墙深度进行了6种方案对比分析,确定防渗墙深度22 m时,大坝及坝基年渗流量和渗透比降满足要求。在此基础上,进行了多个工况的校核分析,计算结果表明,采用以沥青混凝土心墙和防渗墙为主的防渗体系,有效降低了坝体内部浸润线高度,浸润线在沥青混凝土心墙处骤降,下游坝坡内部孔隙水压力较小,最大坝高处浸润线降至排水层,下游出逸点位于下游排水体中下部,沥青混凝土心墙和混凝土防渗墙的渗透比降均小于允许值80,坝体填筑材料和天然砂砾石层的渗透比降均在允许渗透比降范围内,坝体、坝基渗流稳定,不会发生渗透破坏。

关键词：深厚覆盖层悬挂式防渗墙渗流量渗透比降土石坝

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黄河下游堤防渗流稳定分析

人民黄河 2010年第5期32卷 17-18页

作者：潘明强刘生云杨永叶索二峰杨晓箐黄河勘测规划设计有限公司河南郑州450003

根据黄河下游防洪工程的具体情况,对渗流计算成果失真原因进行了探讨,并提出了历史出险渗透比降计算方法。典型断面计算结果表明:依据历史险情资料推求出的渗透比降是实际发生的渗透破坏比降,将其除以安全系数后作为允许渗透比降是适宜... 详细信息

根据黄河下游防洪工程的具体情况,对渗流计算成果失真原因进行了探讨,并提出了历史出险渗透比降计算方法。典型断面计算结果表明:依据历史险情资料推求出的渗透比降是实际发生的渗透破坏比降,将其除以安全系数后作为允许渗透比降是适宜的,计算结果符合实际情况。

关键词：渗透比降渗流稳定堤防黄河下游

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新疆某水利枢纽工程砂卵砾石坝基勘察分析

人民长江 2015年第1期46卷 36-39,57页

作者：陈军新疆水利水电勘测设计研究院新疆乌鲁木齐830091

在覆盖层上直接建坝,具有经济、工期和环保方面的优势,但因其适应性论证困难,也使覆盖层上建坝存在着不同程度的技术难题。在新疆某水利枢纽工程勘察过程中,利用钻探、坑探、物探、原位试验、室内试验等勘探手段,对深厚覆盖层的成因、... 详细信息

在覆盖层上直接建坝,具有经济、工期和环保方面的优势,但因其适应性论证困难,也使覆盖层上建坝存在着不同程度的技术难题。在新疆某水利枢纽工程勘察过程中,利用钻探、坑探、物探、原位试验、室内试验等勘探手段,对深厚覆盖层的成因、物质组成、空间分布、结构特征及其物理力学性质进行了分析。提出了覆盖层的承载力、变形模量、渗透系数和允许渗透比降等力学参数的建议值,为覆盖层上建坝提供了必要的设计依据。

关键词：承载力特征值压缩模量沉降量抗剪强度渗透比降深厚覆盖层

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亭口反调节水库土石坝渗流与稳定数值分析研究

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亭口反调节水库土石坝渗流与稳定数值分析研究

作者：孟明西北农林科技大学

学位级别：硕士

土石坝具有结构简单、施工运行管理方便、对自然条件的适应性较强等突出优势,已经成为世界坝工建设的优选坝型。由于土石坝存在渗流现象,而渗流问题轻则减少水库流量,重则可能导致坝体溃决及水库失事,对国家的经济发展和人民的生命财产... 详细信息

土石坝具有结构简单、施工运行管理方便、对自然条件的适应性较强等突出优势,已经成为世界坝工建设的优选坝型。由于土石坝存在渗流现象,而渗流问题轻则减少水库流量,重则可能导致坝体溃决及水库失事,对国家的经济发展和人民的生命财产造成严重影响。因此,随着我国各种大型土石坝的建设与发展,对于土石坝渗流稳定的研究已经受到了学术界和工程界的高度重视。亭口反调节水库的建设,目的是在亭口水库排沙期不能供水时,对亭口水库的供水过程进行反调节,以满足供水区工业及生活供水需求,对于咸阳市的经济生活起着举足轻重的作用。由于该反调节水库在供水期水位降落较快,极易造成其土石坝上游坝坡渗透破坏或坝坡失稳,因此对反调蓄工程进行渗流与稳定数值分析研究,对于保证反调蓄水库安全运行和提高工程效益具有重要的现实意义,同时对于推进土石坝渗流与稳定数值分析的发展具有重要的理论意义,为工程上类似土石坝的渗流与稳定数值分析提供一定的参考。基于亭口水库土石坝建立了二维渗流稳定有限元分析模型,针对土石坝渗流与稳定数值模拟进行了细致的分析研究,并与水利工程行业工程设计常用软件进行对比分析。论文的主要结论如下:(1)在稳定渗流期,采用高级仿真有限元COMSOL Multiphysics计算所得浸润线溢出点是在下游水位以上4m排水棱体的坡面上;理正渗流计算所得浸润线溢出点是在下游水位与排水棱体坡面的交点上。通过混合边界条件的设置能够模拟出下游水流溢出的真实过程,为工程上此类土石坝的渗流计算提供参考。(2)在非稳定渗流期,围绕不同方案:利用COMSOL和理正这两款软件进行渗流分析研究时,两者所得的上游坝坡逆向渗流出逸点处的最大渗透比降相差很大,理正所得值比COMSOL所得值小50%之多。故在工程设计上,用理正进行渗流计算时,算出的渗透比降偏小,结果偏于危险;用COMSOL进行渗流计算时,计算结果更符合实际情况,仅以此为工程上此类土石坝的渗流计算提供参考。利用COMSOL和AutoBank这两款软件进行抗滑稳定分析研究时,AutoBank的计算结果要比COMSOL的计算结果小近12%,由此也说明坝坡稳定性随降速的增大而减小。故在工程设计上,如果用AutoBank进行边坡稳定计算时,算出的安全系数偏小,结果偏于安全;如果用COMSOL进行边坡稳定计算时,计算结果更符合实际情况,仅以此为工程上此类土石坝的边坡稳定计算提供参考。(3)非稳定渗流计算分析表明,降落速度是决定非稳定渗流场特征的最关键因素,上游边坡中的渗透比降随着水位的降落逐渐增大,降落速度越大,渗透比降也越大,上游坝坡稳定性也越差;水位降落时的等势线与边坡趋于平行,渗流方向指向坡面,而非传统认为平行于坡面出流,且形成指向上游坝坡面方向的渗透力,这种渗透力是不利于边坡稳定的。(4)将上游坝坡坡比由1:3.0放缓到1:4.0分析研究表明,坝坡坡比的改变对坝体的渗透稳定无影响,而只可提高坝体的抗滑稳定性;通过均质坝方案和砂砾石压坡方案的对比分析研究,前者对坝体的稳定性最不利,后者的稳定安全系数最高。(5)土石坝初始设计方案的渗透稳定和抗滑稳定不满足规范要求;改变上游坝坡后,渗透稳定不满足规范要求,抗滑稳定满足要求;基于初始方案在上游坝坡铺设土工膜作为防渗体后,渗流稳定及抗滑稳定均能满足规范要求;将大坝上游部分区域在初始坝型的基础之上改成砂砾石压坡,经过优化确定上游土料坡坡比为1:2.15,在此基础上进行渗流分析研究,结果表明,渗流稳定能满足规范要求,后期可将复合土工膜铺设在砂砾石区和上游土料坡之间作为双保险的安全储备措施。

关键词：土石坝渗透比降数值模拟强度折减抗滑稳定

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闸坝深厚覆盖层基础处理研究

闸坝深厚覆盖层基础处理研究

作者：杨光伟四川大学

学位级别：硕士

福堂水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县境内的岷江河段上，电站为低闸引水式开发。正常蓄水位1268.0m，最大闸高31m，库容297.4万m，引水隧洞长19.57km，装机360MW。福堂水电站闸坝建于深厚覆盖层基础上，基础主要存在五... 详细信息

福堂水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县境内的岷江河段上，电站为低闸引水式开发。正常蓄水位1268.0m，最大闸高31m，库容297.4万m，引水隧洞长19.57km，装机360MW。福堂水电站闸坝建于深厚覆盖层基础上，基础主要存在五大覆盖层，总体属于多层复杂地基。由粗、细粒土相互迭置成层，层内不同高程上有透镜状砂层分布，均一性较差，地基可能出现不均一沉陷变形。地基中间隔存在第②和第④层两层浅灰黄色砂层，均系堰塞湖相沉积物，电站处于8°地震设防区，在7°、8°地震情况下第④层砂层均有液化的可能;第②层砂层均不液化，但在8°地震情况下砂土抗液化的安全系数不高。文中以在建的福堂水电站闸基基础处理为重点，对深厚覆盖层基础处理进行研究、思索和探导，以期达到抛砖引玉的目的，并为待(在)建工程起到一定的参考借鉴作用。本文着重对防渗型式等基础处理进行了研究，对于闸基防渗措施，研究了垂直防渗与水平铺盖防渗相结合的措施。混凝土防渗墙穿过透水性强的冲积层，置于相对隔水层内。通过计算，分析地基的变形情况，以便选择合理的结构型式和尺寸，确定施工进度和先后顺序。根据计算结果，选择较为合理的地基处理措施，以保证水闸的安全运用。根据福堂电站工程设计的结构布置情况、地质参数及渗流计算成果，对闸室和挡水坝稳定、应力进行了计算，其抗滑稳定安全系数及应力标准均满足规范的要求。采用ANSYS结构分析软件，对闸坝结构和地基进行三维有限元静力分析和动力响应分析。静力分析采用弹性和理想弹塑性材料进行模拟，动力分析采用模态分析并结合动力反应谱法进行。分析一计算结构及地基在竣工期、运行期和地震作用下变形和应力分布状况，并初步判断闸坝基础卜伏砂层的动弧度及液化的可能性。基于基础处理各种方案的比较、闸坝基础渗流的i}算结果、闸坝基础沉降量的i一1算结果以及承载能力计算结果的综合分析，参考借鉴其它〕程的成果和计算分析成果，提出了综合解决闸坝基础防渗、抗液化和不均匀沉降等问题的处理方案，该方案在各种组合工况下主要建筑物的稳定、应力均能满足规程规范要求。基础不均匀沉降问题也能得到较好控制，防砂层液化问题也基本解决，在工程完建后增加基础压重的情况下，覆盖层基础中砂层的渗透破坏坡降也大大提高。使得基础地层内及其层间部分超出地质建议指标的渗透坡降不致对砂层造成破坏性的渗透破坏，覆盖层地基的渗透稳定得以满足要求。

关键词：深厚覆盖层基础防渗渗透比降沉降砂层液化

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深厚覆盖层土石坝渗流控制及三维数值分析

水资源与水工程学报 2018年第2期29卷 219-224,228页

作者：刘豪杰任杰杨杰程琳张晓飞西安理工大学水利水电学院陕西西安710048

深厚覆盖层地基和两岸坝肩绕坝渗漏的存在,将影响水库的安全运行及水库工程效益的发挥,有必要采取相应的防渗措施,降低坝基及两岸坝肩的渗透流量。以某水库为例,建立了能够准确反映该水库的主要地质构造、坝体及坝基几何形状的三维有限... 详细信息

深厚覆盖层地基和两岸坝肩绕坝渗漏的存在,将影响水库的安全运行及水库工程效益的发挥,有必要采取相应的防渗措施,降低坝基及两岸坝肩的渗透流量。以某水库为例,建立了能够准确反映该水库的主要地质构造、坝体及坝基几何形状的三维有限元分析模型,考虑正常蓄水位下防渗墙的厚度(0.6、0.8、1.0和1.2 m)、延长两岸坝肩(50、60、70和80 m)及地基(6)-2地层的深度(3、6、9、12和15m)等方案,从地下水位线等值线、渗透比降、渗透流量等方面研究坝基和两岸坝肩的渗流场特性及稳定性分析。通过增加防渗墙厚度、延长坝基及两岸坝肩的深度,坝体、坝基及两岸坝肩内的地下水位等值线均向防渗墙处靠近,防渗墙内水头损失增大;坝体、坝基各分区及防渗墙的最大渗透比降满足渗流稳定性要求;延长防渗墙深入两岸坝肩的深度能有效降低坝肩的渗透比降,同时也能有效控制坝肩渗透流量,降低墙后坝肩浸润面;单纯改变防渗墙厚度并不能有效控制坝基渗透流量,需加深防渗墙深入坝基的深度来控制坝基渗透流量。建立的某深厚覆盖层土石坝的三维渗流有限元数值模型,进行了渗流控制方案的合理优化,该研究可为我国深厚覆盖层土石坝渗漏及渗透稳定问题评价研究提供重要依据。

关键词：深厚覆盖层土石坝防渗墙渗透比降渗透流量渗流控制三维数值模拟