大坝渗流分析
土坝渗流计算和抗滑稳定计算实例分析
土坝渗流计算和抗滑稳定计算实例分析
作者:刘颖
来源:《城市建设理论研究》2013年第39期
【摘要】根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001规定,土坝计算和分析主要包括渗流计算、渗透稳定计算、稳定计算、应力和变形计算,小(1)型以下的水库主要进行渗流计算、渗透稳定计算、稳定计算,笔者结合设计实例,简要介绍计算过程。
【关键词】碾压式土石坝设计规范 渗流计算渗透稳定计算稳定计算
Abstract: According to the "design specification" rolled earth-rock dam calculation and analysis
of the provisions of SL274-2001, including calculation of seepage, seepage stability calculation,
stability calculation, calculation of stress and deformation, small (1) reservoir below the main seepage,
seepage stability calculation, stability calculation, the author combined with design example,
introduces calculation process.
Key words: rolled earth dam design; seepage; seepage calculation; stability calculation
中圖分类号:P343.3 文献标识码A 文章编号
1 概述
柳树水库位于吉林省长春市双阳区山河街道办事处柳树村境内的柳树河上游,地理坐标为东经125°40′,北纬43°50′,是一座以防洪灌溉为主,结合养鱼等综合利用的小(Ⅰ)型病险水库。水库保护下游村屯11个,耕地7500亩。水库枢纽工程由大坝、泄洪洞组成。本次设计对大坝重新进行渗流计算和抗滑稳定计算。
叶家圈水库大坝渗流分析
第32卷第8期 2010年8月 人民黄河 YELL0W RIVER Vo1.32.No.8 Aug.,2010 【水利水电工程】 叶家圈水库大坝渗流分析 路 阳 ,_.方朝阳 (1.黄河勘测规划设计有限公司国际工程设计院,河南郑州450003; 2.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072) 摘要:针对叶家圈水库大坝存在的渗漏和渗透变形问题,结合地质勘察资料,通过二维有限元法计算大坝渗流情况,采 取对心墙上部加高,下部进行黏土灌浆,对坝基、坝肩进行帷幕灌浆处理后,坝体浸润线明显下降,渗流量大幅度减小,说 明劈裂灌浆方案是合理可行的,可以改善渗流安全状况。 关键词:渗流;有限元;大坝;加固;叶家圈水库 中图分类号:TV139.14 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1000—1379.2010.08.062 1工程概况 叶家圈水库位于罗田县浠水水系白莲河上游,是一座以灌 溉为主,兼顾防洪、供水、发电、养殖等的小(1)型水库,总库容 631万m 。 大坝为黏土心墙坝,坝基河床高程为124.42 m,坝顶高程 为168.42 m,最大坝高44 m,坝顶宽5 m,坝顶长180 m。坝基 及坝肩强风化及弱风化岩体透水率一般在l0 Lu以上,为中等 透水性;微风化带岩体透水率一般在10 Lu以下,为弱透水性。 坝体心墙料粗粒组分含量高、黏性成分含量较低,属中等透水 性和弱透水性。死水位、正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位 分别为143.42、164.92、166.67、167.31 in,下游水位为124.42 m。 水库经40多年运行后,大坝老化、病害较为严重。左坝肩 存在散浸,据分析是绕坝渗流造成的;坝基渗水严重,高水位时 坝坡有渗水现象;坝坡变形严重,上游坝坡塌陷、隆起,下部风 浪淘刷严重;心墙墙顶高程为164.12~166.55 m,不满足防洪 要求;输水管位于大坝左侧,管壁混凝土多处老化、破损,漏水 严莺 ・ 2渗流计算分析 因该水库缺少渗流监测资料,故只能采用计算分析法评价 大坝渗流安全性…。根据地质勘察资料,综合考虑地形、地质 及坝高等因素后,选取最大坝高断面作为渗流计算的典型断 面,渗流计算采用二维有限元计算程序。根据地质报告,大坝 心墙料、坝壳代料、强风化基岩、中风化基岩、微风化基岩、排水 棱体渗透系数取值(k : )分别为6.8 X 10~、7.2×10一、 2.0×10一 、1.5×10一 、8.0×10一 、1.0×10 cm/s,大坝心墙 料、坝壳代料允许渗透坡降范围分别为0.73~0.8、0.3~0.47。 除险加固前大坝渗流要素统计见表1。在高水位(设计洪 水位和校核洪水位)条件下,浸润线从下游坝坡逸出,下游坝坡 有渗水现象。棱体前代料的渗透比降为0.75~0.77,大于坝壳 ・】36・ 料的临界比降上限值,可见棱体前部易产生渗透破坏;心墙最 大渗透坡降超过其临界坡降。在正常蓄水位条件下,排水体接 触面上代料的最大渗透比降为0.68,大于临界比降的下限值, 极易产生渗透破坏;心墙最大渗透坡降超过其临界坡降。当库 水位从正常蓄水位164.92 m上升至校核洪水位167.31 m时, 渗流量为4.4O~5.06 m /(d・m),以渗流量综合坝长计算,大 坝日渗流量为791.2~910.9 m ,年渗漏量达28.9万一33.2万 m ,占总库容的4.6%~5.3%,可见水库渗漏损失较严重,影 响了水库的经济效益。 表1 除险加固前叶家圈水库大坝渗流要素统计
大坝渗流信息集成和安全分析的开题报告
大坝渗流信息集成和安全分析的开题报告
一、研究背景
随着人类社会的发展,水资源利用和水电能源产业的发展不断加快,形成了大量的水库和水电站工程。这些工程中存在着大坝渗流问题,这是由于大坝建造时对地基和坝体周围环境的影响,导致水渗漏、泥沙侵蚀等问题。这些问题可能对大坝的稳定性和安全性产生影响,引发严重的安全事故。因此,解决大坝渗流问题,提高大坝的稳定性和安全性,显得十分必要。
目前,大坝渗流问题研究主要集中在数值模拟和实验研究方面。数值模拟主要是通过建模模拟流体在大坝内的运动状态和产生的压力、温度、流速等物理量,预测大坝渗流和渗透压分布情况。实验研究主要是通过试验室和现场实验,对大坝内部的水流情况和地基、岩体等物理属性进行测试分析。但这些研究方法普遍存在着数据来源分散、数据格式不一、缺乏综合分析等问题,因此需要进行大坝渗流信息集成和安全分析的研究。
二、研究目的
本研究主要旨在实现大坝渗流信息的集成和分析,以提高大坝的稳定性和安全性,具体目的如下:
1.构建大坝渗流信息集成平台,实现大坝渗流信息的快速采集、存储、管理和查询。
2.开发大坝渗流信息分析工具,对大坝内部的水流情况和地基、岩体等物理属性进行集成和分析。
3.对大坝渗流信息进行综合分析,提取大坝渗流的规律和特征,以及渗透压和地表变形等方面的信息。
4.构建大坝安全性评价模型,基于采集到的大坝渗流信息,对大坝的稳定性和安全性进行评价。 三、研究内容
1. 大坝渗流信息的采集和集成
根据大坝状况和渗流特点,选择合适的传感器、监测设备和数据采集系统,对大坝内部的水流情况和地基、岩体等物理属性进行实时监测和数据采集,实现大坝渗流信息的集成。
2. 大坝渗流信息的分析和提取
针对采集到的大坝渗流数据,对其进行预处理和分析,提取其中的流速、水位、渗透压和地表变形等信息,建立大坝渗流信息分析模型。
3. 大坝渗流信息的综合分析
通过综合分析采集到的大坝渗流信息,提取大坝渗流的规律和特征,对大坝渗透压和地表变形等情况进行分析和预测,并提高大坝的水电生产效益和安全性。
水库大坝渗漏原因及防治措施
水库大坝渗漏原因及防治措施
1.渗透压差:水库内部水位高于地下水位,形成施加于大坝体的渗透力。当土壤的渗透性不好或大坝中存在较大的孔隙,渗透压差就会导致水通过大坝内部渗漏。
2.声波、地震、振动等外部扰动:地震、挖掘等地质活动或机械振动会引起大坝的不稳定,破坏大坝的连续性,导致渗漏的产生。
3.材料问题:水库大坝建设中使用的土壤或混凝土材料的质量问题,如松散土壤、渗透性差的土层、混凝土质量问题等都会导致大坝的渗漏。
4.设计缺陷:设计上的问题如坝体截面形状不合理、渗流通道径向长度比例小、水工结构连接缺陷等都可能导致大坝的渗漏。
防治措施主要有以下几方面:
1.加强大坝的监测与维护:定期对大坝的渗漏情况进行监测和检查,发现渗漏问题及时采取措施修复。对于发生渗漏的局部区域,可以采取加固措施,例如注浆、防渗触媒等,修复渗漏点。
2.地基处置:采用适当的地基处理方法,增加大坝的抗渗透性。例如,可选择较好的土壤材料填筑或进行土体加固处理,以提高大坝的渗透抗性。
3.渗漏控制系统:在大坝结构中设置渗漏控制系统,以调节渗流通量和压力,将渗漏水引导到安全的区域排泄或循环利用。常用的方法包括设置渗流收集系统、渗滤带和防渗墙等。
4.加强设计和施工质量管理:加强大坝设计和施工环节的质量管理,控制材料选择和施工工艺,确保大坝结构的质量和稳定性。 5.加强相关法律法规的建设和监管:制定和实施关于水库大坝建设和运行管理的法律法规,加强对大坝的监管和执法力度,提高大坝的安全性和可靠性。
综上所述,水库大坝的渗漏问题是一个复杂的问题,解决渗漏问题需要综合考虑地质、材料、设计和运行等方面的因素,并采取相应的防治措施。只有通过科学的管理和有效的措施,才能保障水库大坝的安全和可持续发展。
长青水库大坝渗流及稳定分析
<湖南水利水电)2010年第2期
张晓元 宋思敏 李长城
(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室 武汉市430072)
【摘要】文章通过对长青水库大坝最大坝高断面进行渗流计算及坝坡抗滑稳定计算,计算结
果为长青水库大坝的工程处理提供了依据,也为其他土坝的渗流及稳定安全分析提供了可供借
鉴的资料。
【关键词】 土坝 渗流分析坝坡稳定分析
翮 舌
长青水库位于湖南省郴州市苏仙区,距郴州市城区1l
km。坝址以上水库承雨面积17.5 km ,流域多年平均降雨量
1 534 mm,水库校核洪水位220.41 m,设计洪水位219.68 m,正常蓄水位218.00m,死水位195.50m,总库容1 602万
m ,是一座兼有灌溉、防洪、发电等综合利用的中型水库。
水库大坝为粘土心墙坝,坝顶高程222.0 m,坝高32.4
m,大坝全长201 m。在水库运行过程中,根据水库大坝渗
漏量资料显示,库水位增高,渗漏量增大,库水位降低渗
漏量相应减少,1996年以后渗漏量有明显增大的趋势,明
显出现了异常渗漏,2005年6月24日,长青水库大坝在 遭遇暴雨且水库水位较高时,大坝坝顶靠下游侧在粘土
心墙和下游坝壳体的结合面处出现的一条基本上贯穿整
个坝顶的裂缝,显示大坝存在着严重的安全隐患。
鉴于长青水库大坝存在的异常渗漏及结构安全隐患
问题,笔者根据其工程地质状况对大坝存在问题的坝段
进行了渗流及稳定计算分析。
1渗流分析
1.1 计算方法及计算参数
渗流计算采用有限元方法进行平面渗流计算。采用
理正渗流分析软件进行计算。 计算断面选择大坝最大坝高断面。该断面包含该坝
址的所有地质情况。具有较可靠的地质钻孔资料和试验
结果,因此确定以该断面作为代表性断面进行计算。大坝
计算断面见图1。
图1 大坝最大坝高断面图
渗透系数根据地质勘探资料取值见表1。计算工况对
应水位见表2。
,
7 张晓元宋思敏李长城,,长青水库大坝渗流及稳定分析
水利工程土石坝工程渗漏原因及施工中的渗流控制措施
水利工程土石坝工程渗漏原因及 施工中的渗流控制措施
摘要:水利工程中,土石坝是常见的工程项目,在施工过程中土坝及地基中的渗流,由于其机械或化学作用,可能使土体产生局部破坏,称为“渗透破坏”,严重的渗透破坏可能导致工程失事,因此必须加以控制本文就针对土石坝的渗流进行分析,并给出了防治措施。
关键词:土石坝;渗流;控制理论
土石坝是目前水利工程建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较,无论从经济方面还是从施工方面,土石坝具有绝对的优势,据不完全统计,中国土石坝数量占到大坝总数的 93%。但土石坝建设最大的病害即是渗漏,如何控制和预防渗漏是土石坝工程建设中最主要的工作之一。
1.土石坝工程渗漏的常见类型及原因分析
1.1 土石坝坝体渗漏的原因
随着水利工程的大力开发建设,工程的质量问题时有发生,特别是水库、坝体的渗漏问题,在洪水来临之时无法形成很好的挡护,给人们的生命和财产安全带来了很大的危害。坝体渗漏,因坝身防渗体裂缝或者坝体施工质量等问题形成渗漏的集中通道,从而形成管涌,渗水逸出点或逸出面通常出现在下游坝坡和坝脚。引起坝体渗漏产生的主要原因有:一是坝体单薄或土料透水性大;二是筑坝质量差,如铺碾压不实或漏压、土过厚、粘土心墙或斜墙层面结合不好等;三是反滤设施质量差,未按设计要求铺设反滤层,土石混合坝未设过渡层;四是坝后反滤排水体高度不够;五是坝下涵管、埋管的外壁与土体结合部回填不密实,涵洞未做截流环;六是坝体不均匀沉降引起的横向或水平裂缝,可能引起坝体集中渗透破坏。 1.2 土石坝坝基渗漏的原因
坝基渗漏通常是由于强透水性的坝基处理不当,或坝基未作防渗处理,或坝基防渗设施失效而产生的。引起坝基渗漏产生的主要原因有:一是缺少合理的防渗措施,在砂卵石基础上坝前未做铺盖,或铺盖长度及厚度不够、质量不好被水压击穿,或者对强透水基础,坝体与坝基部位未做截水槽、截水墙;二是库内粘土铺盖下未设反滤层,渗水压力破坏了铺盖;三是坝基清理不彻底,在进行坝基施工前未按相关规定把坝基清理干净,部分杂草、树根残留,严重影响了层面之间的贴合度,所以导致渗水发生;四是水库管理问题:由于非法施工和人为原因造成了水库天然铺盖的破坏,导致坝基渗水。
水库大坝渗流成因分析与加固设计
某水库大坝渗流成因分析与加固设计
[摘要]本文就水库大坝渗流的主要原因进行分析,通过实地考察及调阅工程等相关资料,有针对性得提出相关大坝加固处理措施,以便保障大坝的的正常运行,发挥水库大坝的经济效益与社会效益。
[关键词]渗流成因;病险水库加固;措施
1.工程概况
某水库位于山东省的小仕阳东沭河支流上,水库坝址以上集雨面积11.7km2,总库容170.84万m3,兴利库容124万m3,水库大坝为砾质土心墙砂砾石土坝。小仕阳水库是一座以防洪灌溉为主,结合发电养殖等综合利用的大型水库。水库投入运行后,背水坡出现湿润及绕坝集中渗流,经过前两次坝体黄土灌浆处理,虽然大坝渗流情况已有改善,然而,大坝随后又开始发生渗流,而且不断扩大化。现通过实地考察,大坝背水坡湿润面达300m2,渗流逸出点高程为425.60m,与水库内水位只差一米二。尤其是大坝左右岸绕坝集中渗流量较大,左岸渗流量达3l/s。现结合水库的现场勘查资料及施工原始资料,对水库大坝渗流原因进行分析。
2.水库大坝渗流成因分析
结合水库大坝抗滑稳定、现场观测、大坝质量勘探、工程地质、施工情况等资料进行分析,水库大坝渗流原因主要有以下方面:
2.1水库大坝施工质量差
水库大坝的施工质量较差是大坝发生渗流的根本原因。由于大坝施工质量差,坝体松散,浸润线以下坝体因湿化变形趋于稳定,心墙施工质量水平较差,不满足工程的需求与标准。而浸润线以上坝体尚存在着较大范围的欠湿化区域,若受到水的侵蚀将会发生湿化变形,导致坝顶拉应力增大而发生渗流。具体分析如下:
2.1.1填筑土料不合格。该水库大坝的填筑土料为含砾代替料,其中,大坝心墙与上游坡土料最大粒径为12cm,而下游坡代料土粒径为15cm。由于大坝工程施工技术不完善,加上施工人员的专业化水平不高,上料土的含粒量与超粒径控制不符合标准,导致部分含砾石量大的土料集中倒在一起。另一方面,由于碾压流程不规范,砾石松散情况较为严重,是大坝发生渗流的原因之一。
利用观测资料进行大坝渗流安全分析
中国水能及电气化201 0.6
利用观测资料进行大坝渗流安全分析
张晓元李长城
(水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉大学,湖北武汉430072)
摘要:本文根据大坝渗流观测原始资料整理和选用的一般原则、渗流资料的常用分析方法,利用油 罗口水库大坝现场观测资料对该水库大坝的渗流安全进行了全面的分析,找出了油罗口水库存在的渗 流安全隐患,亦为其它大坝的渗流安全分析提供了一个可供借鉴的工程实例。 关键词:大坝;渗流安全;观测资料;整理分析
Dam Seepage Safety Assessment on Monitoring Data
Zhang Xiaoyuan Li Changcheng
(State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science,Wuhan University Wuhan Hubei 430072)
Abstract:Based on the general principles of the reorganization of the seepage monitoring data and the analyses method of the seepage monitoring data,the authors analyzed the seepage monitoring data comprehensively on Youluokou hydraulic project and revealed the latent danger in seepage on this project. The paper provided an example in dam seepage safety analyses for other project. Key Words:Dam;Seepage safety;Assessment method;Monitoring data analyses
花桥水库大坝渗漏量监测资料及渗流计算分析
花桥水库大坝渗漏量监测资料及渗流计算分析
花桥水库是一座位于中国上海市嘉定区花桥镇南部的大型水库,其主要作用是供应城市用水及洪水调节。然而,在水库运行过程中,大坝渗漏问题一直存在,并严重影响了水库的安全运行。因此,为了解决花桥水库大坝渗漏问题,我们进行了渗漏量监测和渗流计算分析。
在渗漏量监测方面,我们利用了监测井、分压器和裂缝计等多种方法进行实时监测。监测结果表明,花桥水库大坝的渗漏量较大,均超过了规定标准。其中,南岸渗漏量为每小时18升,北岸渗漏量为每小时16升。为了进一步了解渗漏情况,我们对渗漏水进行了采样并进行水质分析。结果表明,渗漏水中含有较多的溶解性盐类和重金属离子,超过了规定的排放标准。这说明,大坝渗漏不仅会导致水库的水位下降和坝体松散,同时还会对环境造成一定污染。
为了解决大坝渗漏问题,我们进行了渗流计算分析。首先,我们在大坝两岸进行了电渗试验,测定了岩土层的电阻率和水分含量,并通过有限元数值模拟计算了大坝的渗透系数和渗流场分布。结果表明,大坝的渗透系数较大,约为10^-5 m/s,其渗流场分布主要呈现由坝体向下游方向逐渐增大的趋势。通过对渗漏水进行采样并进行水质分析,我们发现渗漏水中的盐类和重金属离子主要来自于大坝坝体中的混凝土。因此,我们提出了改善大坝坝体密实性的技术措施,包括增加混凝土拌合料的含水量、加强振捣和养护等。
最后,我们还针对花桥水库大坝的渗漏问题提出了一系列管理和维护建议,包括建立监测和预警机制、定期检查和清理渗漏孔和附近的土体、加强水库的环境保护和监测等。这些措施和建议有助于提高花桥水库大坝的安全性和环境友好型,保障水库的正常运行和发挥其应有的经济、社会和生态效益。
云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理
西北水电・201 1年・增刊 57
文章编号:1006—2610(201 1)S1—0057—O5
云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理
李毅,李颖,白海林,张玉龙,黄仕俊
(中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院,昆明 650033)
摘要:龙马水电站运行阶段,随着库水位不断上升,陆续出现大坝渗流量不断增加、变形增大、坝顶防浪墙施工缝张 开等异常现象。通过分析大坝渗流量变化及其变形规律,当蓄水高度超高97m后的大坝变形和渗漏量均有突变增大
趋势,还分析了绕坝渗流、引水洞、排沙洞、溢洪道、降雨量等影响因素。分析结果表明,由于大坝面板缺陷促成渗漏 量不断增加,变形随之增大,这为大坝检查及处理提供了决策依据。文章着重介绍了与大坝渗漏有关所取得的监测 成果,对面板坝变形特点及薄弱部位进行总结。 关键词:面板堆石坝;监测;渗流;变形;龙马水电站 中图分类号:TV698.12 文献标识码:A
Genetic analysis and treatment of leakage in Longma concrete face rockfill dam in Yunnan
u Yj,LI Ying,BAI Hai-lin,ZHANG Yu-long,HUANG Shi-jtin (I4ydrochina Kunming Engineering Corporation,CHECC,Kunming 650031,China) Abstract:During the operation stage of Longma hydropower station,the rise of reservoir water level causes the increasing of dam leakage
and deformation,and the opening of construction joints of dam crest wave wal1.The paper analyzes the variation of dam leakage and dam deformation law.It indicates that the leakage and deformation increase abruptly when the water level is higher than 97m.of the influence factors such as bypass seepage,headrace tunnel,sand—sluicing tunnel,spillway and rainfall are also analyzed.The results show that dam
