堤坝渗流分析
堤坝渗流分析
摘要：堤坝渗流分析与防渗技术处理是堤坝除险加固的重要。渗透破坏在堤坝工程中非常普遍，要做好渗透破坏的除险加固工作，就要摸清险情，对症下药。首先要了解渗透破坏的类型并进行成因分析，然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的除险措施，最后按所选的防渗技术进行精心施工，达到根除渗透破坏的目的。
本文概述了堤坝渗流的危害、理论发展、主要计算方法、渗流分析的基础理论以及具体的防渗加固措施，并对不同的防渗处理方法的利弊作简要分析探讨，最后以莆田市近几年来水库土石坝防渗除险加固为实例，具体分析大坝渗流产生原因和采取防渗措施以及工程处理后的实际效果，总结土石坝防渗处理方法选择的一般性规律，供后期同类水库堤坝除险加固参考。
关键词：堤坝；渗流理论；防渗加固措施
Abstract: the dam seepage analysis and seepage control technology is an important dyke reinforcement. Seepage in dam construction is very common, to do a good job in seepage reinforcement work, will be out of danger, an antidote against the disease. We must first understand the type of seepage failure and cause analysis, and then according to the principles and specific engineering geological conditions of seepage control, selection of rational treatment, anti-seepage technique by the selected carefully construction, seepage failure to eradicate.
This paper summarizes the measures for strengthening the basic theory analysis of dam seepage hazards, theory development, the main calculation method, seepage and seepage of concrete, and the advantages and disadvantages of different anti-seepage processing method are briefly discussed, and finally to Putian city in recent years the reservoir dam anti-seepage reinforcement as an example, the analysis of dam seepage generated the reason and the actual effect of anti-seepage measure and engineering treatment, summed up the general law of seepage prevention treatment method of choice, for later similar reservoir dam reinforcement reference.
Keywords: dam; seepage theory of seepage prevention and reinforcement measures;
引言：
只要堤坝的临水侧和背水侧存在水头差，堤坝就会产生渗流，渗流分正常渗流和有害渗流，有害渗流产生渗透破坏，据统计，由渗透破坏造成的险情约占堤坝险情总数的60%以上，是堤坝工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。关于堤坝的渗流问题，中国学者主要集中于渗透破坏模式和土颗粒组成之间的相互关系。在渗透稳定分析中，有限元渗流计算结果应结合渗流比降与土体抗渗特性之间的关系进行分析。对于堤坝的渗流控制，应遵循“前堵、中截、后排”的原则。在堤
基于岩体力学与水渗流的研究
2010-2011学年第1学期重庆交通大学
基于岩体力学与水渗流的研究 摘要：针对地下水通过物理、化学和力学作用于岩石并引起岩石破坏的特点，分析了岩石水损伤机理，从总体上深化了对水岩作用机理的认识，并结合工程实例进行了说明，以促进地下水渗流对岩体力学性质影响的研究。 关键词：地下水，岩体，作用机理 作为影响岩体力学性质的一个活跃因素，水对岩石强度、弹性模量等方面作用的研究越来越受到人们的重视。然而，水对岩石作用机理的研究是真正关系到能否解决以上诸多问题的关键所在。 1 机理分析 地下水是一种重要的地质营力，它与岩体之间的相互作用，一方面改变着岩体的物理、化学及力学性质；另一方面改变着地下水的物理、力学性质及化学组分。运动着的地下水对岩体产生3种作用，即物理的、化学的和力学的作用。1．1 地下水对岩体的物理作用 这种作用主要是由岩石中的结合水产生的，结合水是由于矿物对水分子的吸附力超过了重力而被束缚在矿物表面的水，水分子运动主要受矿物表面势能的控制，这种水在矿物表面形成一层水膜，产生以下几种作用： 1)润滑作用[引。由可溶盐、胶体矿物连接成的岩石，当有水浸入时，可溶盐溶解，胶体水解，使原有的连接变成水胶连接，导致矿物颗粒间连接力减弱，摩擦力减低。这个过程在斜坡受降水入渗使得地下水位上升到滑动面以上时尤其显著。润滑作用使岩石的变形性提高，摩擦角减小。 2)软化和泥化作用。束缚在矿物表面的水分子通过其吸引力作用将矿物颗粒拉近、接紧，起连接作用，这种作用对于被土填充的结构面的力学性质的影响很明显。由于岩体结构面中充填物随含水量的变化，发生由固态向塑态直至液态的弱化效应，使岩体的力学性能降低，黏土质岩石尤甚E5]。此外，当硬岩断层破碎带中含有大量黏土质填充物时需注意这种作用。
土石坝渗流观测及方法
(1.浙江省水利水电河口海岸研究设计院，浙江杭州 310020) 在土石坝坝体和坝基适当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游 适当部位设置观测渗流量的量水堰，并进行观测，可及时了解水库在运行过程中坝 体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小，以及通过坝体和坝基渗流量的变化 情况，这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。对土石坝各部位的测压 管水位和渗流量，选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重 要内容。本文从渗流的支配方程入手，建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量 观测资料的分析模型。经过实际应用表明，它可较好地解决实际工程问题。 1 土石坝渗流的支配方程 忽略地下水流动方程中的惯性项，土石坝渗流的支配方程[1,2]为 (1) 渗流场为均质各向同性时，式（1）变为 或(2) 式中：k x、k y、k z分别为x、y、z方向上的渗透系数，h为水头，Φ=-kh为渗流速 度势。 对稳定渗流而言，它的解实际上可归结为在满足某特定边界条件下，求解上述方程式。对无压渗流问题，由于浸润面事先为未知边界，故在求解过程中，先假定浸润 面边界，然后需通过反复试算，才可以对问题进行求解。根据АравинВ.И.和НумеровС.Н.的推导结果[1]，对具有自由面的缓变渗流，当坐标轴位 于不透水层面时，其不稳定渗流的方程形式为：。在 稳定渗流时，则渗流方程的形式为：。以上式中：H为水深函数；n e为有效孔隙率；t为时间。在这种情况下，浸润线位置即是方程中的一个变量，故它无需作为边界条件来考虑。由于这时地下水流水深函数H的平方项亦满足 拉普拉斯方程，故只需以H2为基本变量，就可求解有压渗流一样的方法解决无压 渗流问题。因此人们常将上述方程应用于无压渗流问题中。 2 坝基有压渗流观测资料分析 根据上述渗流支配方程的基本特性，当渗流场固定时，各点的位势应不随时间而变。位势可用下式表示：。式中：h i为测压管水位，H1、H2分别为上下游
(2020年整理)渗流稳定计算.doc
赤峰市红山区城郊乡防洪工程 5.6稳定计算 5.6.1渗流及渗透稳定计算 1）渗流分析的目的 （1）确定堤身浸润线及下游逸出点位置，以便核算堤坡稳定。 （2）估算堤身、堤基的渗透量。 （3）求出局部渗流坡降，验算发生渗透变形的可能。 概括以上分析，对初步拟定的土堤剖面进行修改，最后确定土堤剖面及主渗，排水设备的型式及尺寸。 2）渗流分析计算的原则 （1）土堤渗流分析计算断面应具有代表性。 （2）土堤渗流计算应严格按照《堤防工程设计规范》（GB50286-981）第8.1.2条及本规范附录E的有关规定执行。 3）渗流分析计算的内容 （1）核算在设计洪水持续时间内浸润线的位置，当在背水侧堤坡逸出时，应计算出逸点位置，逸出段与背水侧堤基表面的出逸比降。 （2）当堤身、堤基土渗透系数K≥10-3cm/s时，应计算渗流量。 （3）设计洪水位降落时临水侧堤身内自由水位。 4）堤防渗流分析计算的水位组合 （1）临水侧为设计洪水位，背水侧为相应水位。 （2）临水侧为设计洪水位，背水侧无水。 （3）洪水降落时对临水侧堤坡稳定最不利情况。 5）渗透计算方法 堤防渗流分析计算方法按照《堤防工程设计规范》（GB50286-98）附录E3的透水堤基均质土堤渗流计算即——渗流问题的水力学解法。
6）土堤渗流分析计算 计算锡泊河左岸（0-468）横断面，堤高 5.05米（P=2%），半支箭左岸（0+302.25）横断面，堤高6.46米（P=2%），该两段堤防均属于 2级堤防，堤防渗流计算断面采用1个断面计算即可。采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式： T H L T H H D 88.0m k q q 11210 ++-+=）（ （E.3.1） H m m b 121+-+=）（H H L （E2.1-3） 111 1 2m m H L += ? （E2.1-4） 当K≤k 0时 h 0=a+H 2=q÷? ???? ?+++??????++++?T H a m T K H a m H m m K 44.0)(5.0)5.0()5.0(1220222 22 +H 2 ……………（E.3.2-2） 对于各种情况下坝体浸润线均可按下式确定 X=k·T '0q h y -+k ' 22 2q h y - ……………（E.3.2-6） 式中：q'= ）（021112 0211 m 2m 2k h m H L h H -++-+02110 10m k h m H L h H T -+-（E.3.2-7） k ——堤身渗透系数； k 0——堤基渗透系数； H 1——水位到坝脚的距离（m ）； H 2——下游水位（m ）； H ——堤防高度（m ）； q ——单位宽度渗流量（m 3/s·m ）； m 1——上游坡坡率，m 1=3.0；
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法
裂隙岩体的渗流特性试验及理论研究方法 摘要：简要叙述岩体裂隙的几何特性，岩石裂隙渗流特性研究的方法。 综述了国内外裂隙岩体单裂隙、水力耦合、非饱和情况下的渗流特性物模试验研究成果，并做了相应的分析和讨论。分析表明：物模试验在研究裂隙岩体渗流特性方面具有不可替代的作用；需要进行更多的模拟实际岩体裂隙的试验；真正意义上的非饱和渗流试验还很少；分析结果为今后的裂隙岩体渗流特性物模试验研究提供了有益的方向。 关键词：裂隙岩体；渗流 ；单一裂隙；水力耦合；非饱和 一 前言 新中国成立以后，交通、能源、水利水电与采矿工程各个领域遇到了许多与工程地质及 岩土力学密切相关的技术难题，在许多岩土工程、矿山工程及地球物理勘探过程中，岩体的渗透率起到十分重要的作用，但在理论上尚未引起足够的重视，通常将岩体渗流处理为砂土一样的多孔介质，用连续介质力学方法求解。与孔隙渗流的多孔介质相比，裂隙岩体渗流的特点有：渗透系数的非均匀性十分突出；渗透系数各向异性非常明显；应力环境对岩体渗流场的影响显著；岩体渗透系数的影响因素复杂，影响因子难以确定。 岩石裂隙渗流特性研究的方法通常有直接试验法、公式推导法和概念模型法，而试验研 究是其中一个最重要最直接的途径。本文介绍了当前裂隙岩体渗流试验研究。 二 岩体裂隙的几何特性 岩体的节理裂隙及空隙是地下水赋存场所和运移通道。岩体节理裂隙的分布形状、连通 性以及空隙的类型，影响岩体的力学性质和岩体的渗透特性。岩体中节理的空间分布取决于产状、形态、规模、密度、张开度和连通性等几何参数。天然节理裂隙的表面起伏形态非常复杂，但是从地质力学成因分析，岩体总是受到张拉、压扭、剪切等应力作用形成裂隙，这种作用不论经历多少次的改造，其结构特征仍以一定的形貌保留下来，具有一定的规律性。裂隙面形态特征的研究越来越受到重视，在确定裂隙面的导水性质及力学性质方面，其作用越来越大。 裂隙面的产状是描述裂隙面在三维空间中方向性的几何要素，它是地质构造运动的果， 因而具有一定的规律性，即成组定向，有序分布。裂隙面的间距和密度是表示岩体中裂隙发育密集程度的指标。在表征岩体完整性、强度、变形以及在渗透张量计算中都需要用到裂隙面的间距和密度。裂隙面间距是指同一组裂隙在法线上两相邻面间的距离，常用S 表示。对同一组裂隙一般认为裂隙间距相等。在实际野外测量中，布置一条测线，应尽量使测线与裂隙组走向垂直。分组逐条测量裂隙与裂隙之间的距离，即可求出裂隙组的平均间距。裂隙面的密度按物理意义魄不同可分为三种：线密度、面密度和体密度。 三 裂隙岩体渗流试验研究 20世纪60年代以来，裂隙岩体渗流的研究逐步发展，已有不少结果。1856年法国工程师 达西（Darcy ）通过实验所建立的达西线性渗流定律直今仍是研究渗流的基础。 表达式： kj -=ω
堤防渗流
堤防渗流 渗透破坏往往始于土体渗透变形，也就是土体结构在渗流作用下先发生土粒移动或土块浮动等变形现象，而后发展到完全丧失抗渗能力。这一过程受到渗透水流和土体自身性状两方面因素控制。堤防在一年的运行中，渗流压力在汛期达到顶点，形成最不利的外界条件。土体自身性状则比较复杂，受土的矿物成分、颗粒组成、密实程度等多方面的影响，不同的土层具有不同的渗透性，而不同渗透性的土层位置和分布，对堤防整体的抗渗能力也有很大的影响。 图1 汛期堤防渗流场分布 (a)枯水期堤防渗流分布；(b)单层(均质)地基； (c)二元结构地基 图l(a)是非汛期堤防内渗流的情况，此时堤后地表完全不受渗流影响。图1(b)、(c)是汛期江水位居高不下时，某些堤段的渗流场分布情况，从该等势线图(在一条等势线上，各点的测压水位在同一水平面上)可以看到，此时堤防背水侧从坡脚到堤后地表，均形成了渗流的出逸面。这种状态在汛
期常常可以看到。汛期的外江水位是否会导致堤内渗水出逸，并是否因此会酿成大的险情，主要受几个关键因素控制：首先是堤身与地基的渗透性。它决定土体遇水后从非饱和状态到饱和状态发展的时间长短，以及堤段渗透水量的大小。在多层地基中，渗透系数越低的土层，对渗水的阻力越大，承受的水力比降越高。第二个关键因素是渗水出逸处土体承受的水力比降，称为出逸比降。在渗流作用下，土体的渗透变形都发生在有渗流出口的地方，然后才向内部扩展，所以作用在出口处的出逸比降非常关键，它影响到口部位的土体是否起动、变形。第三个关键因素是土体能够承受的不会发生渗透变形的最大水力比降，称为临界比降Jcr它被用来表示土体的抗渗强度。对不同的土质和不同的土体结构，其值是不同的。当堤防出口处的出逸比降值超过土体抗渗强度时，土体就会发生渗透变形。土的渗透变形的形式有多种，主要有二：一是流土，二是管涌。前者是出口处土体整体浮动的现象，后者则是土颗粒在土体内的移动。这两者的形式虽然有所不同，但其基本原因是近似的，都是渗流力超过土的浮容重引起的，习惯上均称为“管涌”。当J＜Jcr时，土体保持渗透稳定；当J≥Jcr时，土体从平衡临界状态到渗透变形或破坏。J是土体实际承受的出逸比降，Jcr是出口处土体的临界比降。J会随着时间和水位变化而变化。
岩体渗透结构类型及其渗透特征
岩体渗透结构类型及其渗透特征 李清波闫长斌 （黄河勘测规划设计有限公司，河南郑州 450001） 摘要分析了控制岩体渗透特征的主要因素，提出了岩体渗透结构类型的划分原则以及不同渗透结构的宏观渗透特征，并给出了工程实例，对水库渗漏问题评价及防渗、排水工程设计具有重要意义。 关键词裂隙岩体；渗透结构类型；渗透特征；防渗排水 1 引言 在水利水电工程建设中，经常遇到与岩体渗流相关的水文地质问题。由于岩体中通常发育有裂隙或溶蚀管道，受裂隙、溶蚀管道分布的方向性和不均匀性控制，地下水在岩体中的渗流状态远较在土体中复杂，一般具有明显的各向异性和不均一性。如对其认识不足，则可能导致防渗、排水工程的低效甚至失误。 国内外学者在裂隙岩体的渗透特性研究方面取得的成果[1]~[5]表明，岩性、断裂构造、风化卸荷作用及岩溶作用是控制岩体渗透结构及其宏观渗透特征的主要因素。谷徳振先生[7]以地质体结构为基础，将岩体划分为不透水体、统一含水体、层状含水体、脉状含水体、管道含水体等水文地质结构类型。孙广忠先生[8]提出了以透水体（层）和隔水体（层）为基本单元划分岩体水力学结构的概念，将透水体划分为孔隙透水体（层）、裂隙透水体（层）和管道透水体三种类型，将隔水体划分为块状隔水体、夹层或带状隔水体、层状隔水体三种类型。万力[1]等研究了砂泥岩互层裂隙地层的渗透性特征，指出砂泥岩互层地层具有层状、带状和壳状三种渗透结构。周志芳 [2]等则提出了块状岩体的水文地质结构类型划分意见。 本文在上述研究的基础上，系统地提出了岩体渗透结构类型的划分原则及各类渗透结构所具有的宏观渗透特征，对水库渗漏问题评价及防渗、排水工程设计具有重要意义。 2 控制岩体渗透特征的主要因素
AutoBank计算某水库大坝渗流计算资料
稳定计算原理简介 按照对附加孔隙水压力的不同考虑，稳定计算分为总应力法和有效应力法，总应力法不考虑孔隙水压力，采用总应力强度指标（快剪指标）;有效应力法计入附加孔隙水压力，采用有效应力强度指标。有效应力法是通用计算方法，适用于各种工况。稳定渗流期认为附加孔隙水压力已经消散不予考虑，施工期和水位降落期对粘性土应该计入附加孔隙水压力。在没有实测资料的情况下，附加孔隙水压力=孔压系数×土条有效重量的增量。 表计算方法和对应的强度指标 体公式参见《碾压式土石坝设计规范》，《堤防工程设计规范》等相关文献。 计算时需要求最小安全系数的滑弧位置，有关计算由软件自动实现。
Autobank稳定计算报告 1 计算选项设定值 作业数量=0 搜索精度=3 设定滑面最小长度(m)=1 设定滑面最小深度(m)=0.5 土条数量=30 2 材料表 3 各工况计算过程 正常运行+死水位,正常运行期,有效应力法,死水位,u'=0,无降雨,毕肖普法,0g(向左滑动) 稳定安全系数Fs=1.46693 AF/F=1656/1128.79 滑面类型=圆弧 圆弧半径(m)=24.1132 滑动方向=向左滑动 外加荷载总量(KN):Fx=0,Fy=0
Autobank稳定计算报告 2020.05.11 17:03:31 土条宽度(m)=1.034 说明: 有效重:浸润线以上为自然容重,浸润线以下浮容重.总重:计算地震惯性力所用重量,浸润线以下饱和容重.渗流水重:浸润线和坡外水位之间的水流重量. 增量重:土条新填筑土层的重量,用于有效应力法 u:渗流水重/土条宽度 坡外水位=317.37
大坝渗流稳定计算过程
------------------------------------------------------------------------ 计算项目：草荡 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图] 分析类型: 不稳定流 [坡面信息] 左侧水位高: 4.330(m) 右侧水位高: -0.420(m) 左侧水位高2: 2.330(m) 右侧水位高2: -10000.000(m) 坡面线段数 6 坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 1 10.625 4.750 2 4.219 0.000 3 8.281 -4.250 4 0.719 -0.250 5 1.500 0.000 6 2.219 -1.500 [土层信息] 坡面节点数 = 10 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 10.625 4.750 -2 14.844 4.750 -3 23.125 0.500 -4 23.844 0.250 -5 25.344 0.250 -6 27.563 -1.250 -7 9.686 4.330
-8 26.335 -0.420 -9 5.212 2.330 附加节点数 = 17 编号 X(m) Y(m) 1 9.250 -1.250 2 20.31 3 -1.250 3 -3.000 0.000 4 -3.000 -6.000 5 9.250 -6.500 6 13.125 -7.500 7 15.531 -8.750 8 28.781 -9.500 9 28.781 -1.250 10 26.875 -2.000 11 21.031 -2.000 12 -3.000 -10.500 13 9.219 -10.500 14 22.813 -13.500 15 28.781 -13.500 16 -3.000 -17.000 17 28.781 -17.000 不同土性区域数 = 5 区号土类型 Kx Ky Alfa 孔隙率饱和度单位储存节点编号 (m/d) (m/d) (度) 量1/m*0.001 1 细砂 0.00606 0.02240 0.100 0.445 0.900 2.000 (-1,-7,0,1,2,-3,-2,) 2 细砂 0.00264 0.00861 0.100 0.564 0.900 2.000 (0,3,4,5,6,7,8,9,-6,10,11,2,1,) 3 细砂 0.05500 0.05260 0.100 0.43 4 0.850 2.000 (4,12,13,14,15,8,7,6,5,) 4 细砂 0.79500 0.26800 0.100 0.407 0.900 2.000 (12,16,17,15,14,13,) 5 细砂 86.40000 86.40000 0.100 0.350 0.250 2.000 (-3,2,11,10,-6,-8,-5,-4,) [面边界数据] 面边界数 = 8 编号1, 边界类型: 已知水头 节点号: 3 --- 0 时间节点水位升降值(m) 初始节点水头高度 4.330 --- 4.330 (m) 0.000 0.000 1.000 -0.680 2.000 -1.350 3.000 -2.030 4.500 -2.030 编号2, 边界类型: 已知水头 节点号: 0 --- -7
渗流对边坡稳定性的影响评述
渗流对边坡稳定性的影响评述
渗流对边坡稳定性的影响评述 摘要：渗流对边坡稳定性影响重大，本文对在渗流作用下边坡稳定性影响及边坡稳定性中考虑渗流的方法作简要介绍。 关键词：边坡稳定性分析、流固耦合、渗流场 1 前言 边坡是人类生产生活的最普遍也是重要的地理环境, 与人们的各种活动密 切相关。在人类发展过程中, 无时不与它相互冲突、相互协调, 进而达到相互依存。特别是近几十年来, 随着工程活动规模的扩大及经济建设的急剧发展, 边坡工程中高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题得到越来越多的重视。 土质边坡稳定向题一直是岩土工程领域中一项最基本而又十分主要的研究课题，科学合理地评价土坡稳定性对于确保人民生命财产和保证工程正常运行有非常重要意义。在影响土坡稳定性的诸多因素中，水的作用是一个至关重要的外在因素。大量事实表明：90%以上的土质边坡失稳与水有着息息相关的联系，尤其是在各种危险水力条件下由于渗流作用量易引发滑坡发生。 2 渗流的影响及危害 堤防、江河水库岸坡和土石坝的渗流稳定主要是渗透破坏问题。渗流破坏可区分为整体破坏和局部破坏。整体破坏即在渗流作用下的岸坡滑坡稳定性问题，整体稳定性分析，正确考虑作用在土体上的渗流作用是关键。渗流的局部破坏主要发生在地下水渗流的集中渗出点(渗流方向为自下而上或与坝坡相切)、边坡下游坡和基础薄弱部位。对渗流作用的破坏研究重点是危险水力条件及不同渗流方向时允许渗透坡降(与局部稳定相关)等，采取措施改变地下水渗流的方向、高度、渗出点坡降等，防止产生渗漏、管涌、流土和接触冲刷等渗透变形。据资料统计表明, 我国有新老滑坡约30 万处, 其中灾害性的约1. 5 万处, 每年 损失高达100 亿元以上。特别是在2008 年5 月12 日汶川大地震中, 由于边坡滑坡造成的经济损失巨大。大量的工程资料和实践经验表明：大坝在汛期发生的各种险情中，大部分是由于渗透破坏造成的。渗流造成管涌险情等局部稳定隐患和滑坡等整体稳定隐患。因此，须对大坝的渗流状况进行监控与分析，并对
土石坝渗流安全评价
土石坝渗流安全评价 Revised by Hanlin on 10 January 2021
土石坝渗流安全评价1坝基渗流安全评价要点如下： 1砂砾石层（包括砂层、砂砾石层、砾卵石层等）的渗透稳定性，应根据土的类型及其颗粒级配等情况判别其渗透变形形式，核定其相应的允许渗透比降，与工程实际渗透比降相比，判断渗流出口有无管涌或流土破坏的可能性，以及渗流场内部有无管涌、接触冲刷等渗流隐患。 2覆盖层为相对弱透水土层时，应复核其抗浮动稳定性，其允许渗透比降宜由试验法或参考流土指标确定；对已有反滤盖重者，应核算盖重厚度和范围是否满足要求。 3接触面的渗透稳定性主要有以下两种型式： 1）复核粗、细散粒料土层之间有无接触冲刷（流向平行界面）和接触流土（流向从细到粗垂直界面）的可能性；粗粒料层能否对细粒料层起保护作用。 2）复核散粒料土体与刚性结构物体（如混凝土墙、涵管和岩石等）界面的接触渗透稳定性。应注意散粒料与刚性面结合的紧密程度、出口有无
反滤保护，以及与断层破碎带、灰岩溶蚀带、较大张性裂隙等接触面有无妥善处理及其抗渗稳定性。 2坝体渗流安全评价要点如下： 1均质坝。复核坝体的防渗性能是否满足规范要求、坝体实际浸润线和下游坝坡渗出段高程是否高于设计值，还需注意坝内有无横向或水平裂缝、松软结合带或渗漏通道等。 2组合（分区）坝： 1）防渗体（心墙、斜墙、铺盖、各种面板等）。复核防渗体的防渗性能是否满足规范要求，心墙或斜墙的上、下游侧有无合格的过渡保护层，以及水平防渗铺盖的底部垫层或天然砂砾石层能否起保护作用。 2）透水区（上、下游坝壳及各类排水体等）。复核上、游坝坡在库水骤降情况下的抗滑稳定性和下游坝坡出逸段（区）的渗透稳定性，下游坡渗出段的贴坡保护层应满足反滤层的设计要求。 3）过渡区。界于坝体粗、细填料之间的过渡区以及棱体排水、褥垫排水和贴坡排水等，应复核反滤层设计的保土条件和排水条件是否合格，以及运行中有无明显集中渗流和大量固体颗粒被带出等异常现象。
关于复杂岩体的渗流分析
关于复杂岩体的渗流分析 摘要:岩体结构及其渗透性的研究一直是水文地质学中的重要课题随着工程质量要求的提高，对这一课题的研究也必将史加深入本文在对岩体的水文地质结构分析的基础上，对复杂岩体的渗流作了研究分析，得出了一定的结沦 关键词:岩体地质结构；水文地质；岩体渗透性 水文地质系统通常包括水文地质结构系统和地下水流系统水文地质系统小是孤立存在的，它受人类工程话动和自然因素的影响和制约并且小断地运动和演化究的一个重要力一法和发展趋势，对岩体渗流的研究主要包括岩体结构和地下水两力一面内容岩体结构控制着地下水的渗流特性，地下水的运动又影响着岩体的物理力学性质，同时这两力一而又受人类工程话动的改造。 1岩体的水文地质结构介绍 岩体的结构控制着岩体的物理力学和水力学性质，岩体结构的研究是任何工程中非常重要的一个环节。从水文地质研究的角度看:水文地质系统通常包括水文地质结构系统和地下水流系统两大部分其中，水文地质结构系统具有小同结构和水力学性质的水文地质综合体的空间组合。它构成了地下水的赋存空间，控制着地下水的储存和运移，是研究地下水流系统的基础。 水文地质结构的研究主要包括岩体的透水特性的介质类刑及结构面性状广义地说，能含水的岩体都可称为多孔介质，其中地下水以孔隙水形式存在的岩体称为孔隙介质，地下水以裂隙水存在的岩
体称为裂隙介质，而地下水以裂隙一溶隙水存在的岩体称为孔隙一裂隙介质。相应于三种介质类刑，我们可以把岩体水文地质结构概化为孔隙结构、裂隙结构、裂隙一溶隙结构三种基本模刑。 2岩体的透水性及岩体结构控渗效应的分析 2.1岩体透水性的影响因素 总的来说，新鲜完整的岩体是基本上小透水的，岩体的透水性主要是由内部原生及构造性结构面和外部的风化作用、卸荷作用，地形地貌等诸多因素控制的 自然界的一切岩体在成岩、风化、卸荷及构造作用下，内部都产生了规模、类刑、性质各异的大量结构面(例如断层、裂隙、夹层等)，岩体被这些结构面切害成分离成小规则的小连续体这些结构面是地下水运动和储存的通道。 忽略岩块的透水性以后，地下水在岩体中的渗透主要沿岩体中大量存在的裂隙进行结构面的透水大小是由其空隙性决定的，其空隙性又是由结构面的宽度，粗糙度、充填度及充填物质的性质(粒径、级配、胶结程度)等决定的同时，结构面的产状和性质还控制地下水的渗透各向异性。 地质体之间的作用和地质体与自然力的作用是十分复杂的，处在各种作用力下的岩体其应力和透水性都是随时间变化的，其变化与内外力的作用息息相关 裸露的基岩时时刻刻受着风化剥蚀作用，风化作用可以使孔隙介质变的史加疏松，增大了其空隙性，从而增大了其透水性。风化作
堤坝渗流分析与防渗技术研究
堤坝渗流分析与防渗技术研究 摘要：堤坝渗流的破坏具有隐蔽性，特别是土质堤坝，由于坝体和坝基的透渗水性，渗流问题更为严重。因此水库堤坝和堤围工程的渗流问题成为我们面临的一重大课题。本文笔者对堤坝的渗流进行了简单的分析，并提出相关的防范措施。 关键词：堤坝；渗流理论；防渗加固措施 Abstract: The destruction of the dam seepage is hidden nature, especially soil dam, the dam and its foundation through seepage, seepage problem is more serious. Reservoir dam seepage and embankment projects have become a major issue we face. In this paper the author analyzes the dam seepage, and proposes preventive measures.Key words: dams; percolation theory; impermeable reinforcement measures 堤坝是水利工程中重要的一环，而在我国堤坝是应用最广的一种坝型， 广泛用作水库的拦河坝及江河湖海的防护堤。江河湖泊的防护堤几乎全部是堤坝。研究中，堤坝的经济效益和安全是人们关注的热点。经济效益主要涉及到堤坝渗漏情况，而堤坝的安全问题也主要是由渗透破坏引起的，所以堤坝的渗流问题是研究的重点。 渗流分析是堤坝设计的重要组成部分，所设计工程能否安全可靠和经济合理，很大程度上取决于能否正确进行渗流分析和选择合理的渗流控制措施。堤坝运行管理中，由于实际建成的堤坝很难和设计阶段所预想的完全一致，同时有许多因素会促使运行中的堤坝渗流条件不断改变，因此，也经常需要通过渗流计算分析坝体的稳定性，拟定必要的加固措施和方案。通过渗流计算可以确定堤坝浸润线位置、渗流的动水压力、水力坡降以及坝体的渗流量，进而可以分析堤坝的整体稳定性和局部渗流情况下堤坝的安全性。 一、堤坝渗流类型与危害 1. 堤(坝)身渗漏 1.1散浸 渗流透过坝体从背水坡渗出,逸出点太高超过下游排水设备顶部,下游坡面土体出现阴湿现象为散浸。 1.2集中渗漏
不透水地基上均质土石坝的渗流计算
不透水地基上均质土石坝的渗流计算 以下游有水而无排水设备的情况为例。 计算时将土坝剖面分为上游楔形体,中间段和下游楔形体三段,如图1所示。 图1不透水地基上均质坝的渗流计算图 为了简化计算,根据电拟实验的结果,上游楔形体AMF 可用高度为H 1,宽度为1H L λ=?的等效矩形代替,λ值由下式计算: 1 211+=m m λ (1) 式中 1m ——上游坝面的边坡系数,如为变坡则取平均值。 这样就将上游面为坡面的渗流转换为上游面为铅直面的土石坝渗流问题。对所讨论情况的渗流计算可分两段进行,即坝身段(EOB”B ')及下游楔形体段(B’B”N ),见图1(a)。 按式(1)得通过坝身段的渗流量为: L a H H K q ' +-=2)(2 02211 (2) 式中 0a ——浸润线出逸点在下游水面以上高度； K ——坝身土壤渗透系数； H 1——上游水深； H 2——下游水深； L '——见图1。 通过下游楔形体的渗流量,可分下游水位以上及以下两部分计算,见图1(b)。 根据试验研究认为，下游水位以上的坝身段与楔形体段以1：0.5的等势线为分界面，下游水位
以下部分以铅直面作为分界面，与实际情况更相近，则通过下游楔形体上部的渗流量'2q 为： ()?+=+='0020225.05.0a m a K dy y m y K q (3) 通过下游楔形体下部的渗流量" 2q 为 222022 0221)5.0(m H m a m H a K q +++=" （4） 通过下游楔形体的总渗流量为2q : )1(5.02 0220222H a a H m a K q q q m +++="+'= （5） 式中 () 2225.02+=m m a m 根据水流连续条件,q q q ==21 ,并联立式(2)、式(5)两式,就可求出两个未知数渗流量q 和逸出点高度0a 。 浸润线由式(4)确定。上游坝面附近的浸润线需作适当修正:自A 点作与坝坡AM 正交的平滑曲线,曲线下端与计算求得的浸润线相切于A’点。 当下游无水时,以上各式中的H 2=O ；当下游有贴坡排水时,因贴坡式排水基本上不影响坝体浸润线的位置,所以计算方法与下游不设排水时相同。 有褥垫排水的均质坝 和有棱体排水的均质坝渗流计算公式。 标签：不透水地基上均质土石坝的渗流计算
大坝及坝基渗流监测技术
大坝及坝基渗流监测技术 [摘要] 文中简要叙述了大坝及坝基渗流监测的传统监测方法，重点介绍了渗流监测中的热监测和CT监测新技术，并列举了这些新技术在工程中的应用，结果说明这些新技术为有效监测大坝及坝基的渗流提供了保证。 [关键词] 大坝坝基渗流监测 CT技术 一、概述 水库建成蓄水后，在上、下游水位作用下，坝体和坝基均会出现渗流现象。渗流对坝体和坝基稳定有重要影响。由于人们对客观规律认识的局限性，渗流计算和所考虑的防渗导渗措施往往不可能十分完善，在实际工程中，常发生超出设计预计的异常渗流现象，据国内外统计，由于渗流问题而失事的大坝，约占大坝总事故的40%左右。由此可见，对渗流问题必须予以高度重视，决不可掉以轻心。大坝在施工和建成后，为了确保大坝安全和水库蓄水效益，必须进行渗流监测，以确切掌握坝体及基础内部的渗流变化规律性，例如基础内各处的渗流强度、来源、流向及其变化；有无比较严重的集中渗流带；大坝蓄水后有无不利于基础安全的趋势性变化等，作为判断大坝稳定程度以及维修加固措施的重要依据。 二、传统的渗流监测方法 坝体渗流压力的测点应根据水库的重要性和规模大小、坝型、断面尺寸、坝基地质情况以及防渗、排水结构等进行布置。一般应选择最重要、最有代有性，而且能控制主要渗流情况以及预计有可能出现异常渗流的横断面，作为坝体渗流压力观测断面布置孔隙水压力计或测压管。例如选择最大坝高、老河床、合龙段以及地质情况复杂处，设计时进行稳定和应力计算的断面。 对于混凝土坝坝基渗流观测，通常沿着坝轴线方向选择一个纵断面和垂直于坝轴线方向选择若干个横断面布置测压管或孔隙水压力计。 对于土石坝通常也在坝基内埋没孔隙水压力计或测压管来进行观测。 孔隙水压力计的品种多样，目前在国内使用较多的是差动电阻式和振弦式等。 差动电阻式孔隙水压力计根据传感器内的两电阻之间的比值变化，计算测点处的渗流压力，其计算公式为：
浅谈堤坝渗流及防渗措施
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f71387336.html, 浅谈堤坝渗流及防渗措施 作者：张树军李训军范媛媛 来源：《山东工业技术》2016年第06期 摘要：近些年来不断研究出了很多切实有效的防渗新技术、新工艺。本文主要介绍堤坝 防渗的观测、维护，及防渗措施中的一些新技术、新方法的应用。在工程实际应用中，根据具体情况选择相应防渗方法，使堤防施工更科学、经济、合理。 关键词：堤坝渗流；防渗；措施 DOI：10.16640/https://www.360docs.net/doc/f71387336.html,ki.37-1222/t.2016.06.115 堤坝又称堤防，是在江河、湖、海、水库、水渠等周边或两岸修建的挡水建筑设施。堤坝有各种分类，比如根据修建位置的不同分为江堤、河堤、海堤等，根据修筑功能目的不同分为干堤、子堤、防洪堤、防潮堤等，按建筑材料分为土堤、石堤、混凝土防洪墙等。堤坝就是控制水的建筑，具有蓄水、防洪、防水患等功能，一旦堤防失效会造成严重的灾害和损失，所以堤坝的设计、制造、维护都需要执行严格的标准。堤防维护的重要一项内容就是堤坝防渗，堤坝渗漏不仅会造成水资源流失的经济损失，对堤坝的安全也是巨大隐患。本文就着重介绍堤坝防渗的观测、维护，防渗措施中的一些新技术、新方法的应用。 1 堤身表面观测和渗透观测 观测的目的是为了尽快发现和了解堤坝安全状况，帮助我们制定合理的防渗措施等工作方案。 1.1 堤身表面观测 （1）观测目的。通过堤身表面的检查，发现裂缝后有必要进一步观测其发展情况，以便分析裂缝产生的原因、发展趋势、以及对工程安全可能产生的影响，以利于采取有效的处理措施。 （2）堤身裂缝观测的内容。堤身裂缝观测可以根据情况，对全部裂缝观测，也可以选择重要裂缝区域或选择有代表性的裂缝进行观测。一般情况下，对横向裂缝、缝宽大于5mm或缝宽虽小于5mm但长度较长的纵向裂缝、弧形裂缝、有明显垂直错距的裂缝、以及堤防与混凝土或砌石建筑物结合部的裂缝，都应进行观测。 堤身观测的主要内容有裂缝的位置、走向、长度、宽度及深度等。 1.2 渗透观测
第三节 土石坝的渗流分析
第三节 土石坝的渗流分析 一、渗流分析的目的 1) 确定浸润线的位置； 2) 确定坝体和坝基的渗流量； 3) 确定渗流逸出区的渗透坡降。 二、渗流分析方法 常用的渗流分析方法：流体力学方法、水力学方法、流网法和试验法。 三、水力学方法 水力学方法基本假定: 均质, 层流, 稳定渐变流。 1）渗流计算的基本公式 图4－19表示一不透水地基上的矩形土体，土体渗透系数为k ，应用达西定律和假定，全断面内的平均流速 v 等于： dx dy k v -= （4-8） 设单宽渗流量为q ，则： dx dy ky vy q -== （4-9） 将上式分离变量后，从上游面（x=0，y=H 1）至下游面（x=L ，y=H 2）积分，得： L k q H H 22221= - 即： L H H k q 2) (2 221-= （4-10） 若将式（5-9）积分限改为：x 由0至x ，y 由H 1至y ，则得浸润线方程： x y H k q 2) (221-= 即： x k q H y 22 1- = （4-11） 2）水力学法渗流计算 用水力学法进行土坝渗流分析时，关键是掌握两点：一是分段 ，根据筑坝材
料、坝体结构及渗流特征，把复杂的土坝形状通过分段，划分为几段简单的形状。二是连续，渗流经上游面渗入、下游面渗出，通过坝体各段渗流量相等。以此建立各段渗流之间的联系。 一、不透水地基上土坝的渗流计算 （一）均质土坝的渗流计算 1．下游有水而无排水设备或有贴坡排水的情况 如图4－20所示，可将土石坝剖面分为三段，即：上游三角形段AMF 、中间段AFB″B′以及下游三角形B″B′N。根据流体力学原理和电模拟试验结果，可将上游三角形段AMF 用宽度为△L 的矩形来代替，这一矩形EAFO 和三角形AMF 渗过同样的流量q ，消耗同样的水头。△L 值可用下式计算： 11 1 21H m m L += ? （4-12） 式中：m 1为上游边坡系数，如为变坡可采用平均值。 于是可将上游三角形和中间段合成一段EO B″B′,根据式(4-10），可求出通过坝身段的渗流量为： L H a H k q ' +-=2])([220211 （4-13） 式中：a 0 为浸润线逸出点距离下游水面的高度；H 2 为下游水深；L '为EO B″B′的底宽，见图5-20。 通过下游段三角形B′B″N 的渗流量，可以分为水上和水下两部分计算。应用达西定律其渗流量可表示为： 图4－20 不透水地基上均质坝渗流计算图
大坝渗流安全评价报告
某某市共产水库 大坝渗流安全评价报告 某某市水电勘测设计院 二OO三年六月
大坝渗流安全评价报告主要参加人员： 编写： 校核： 审查： 审定： 批准：
目录 1 概述 (1) 1.1 工程概况 (1) 1.2 大坝主要渗流问题 (2) 2 计算断面及渗透指标的确定 (5) 2.1 计算断面的确定 (5) 2.2 大坝渗透指标的确定 (5) 3 渗流计算 (8) 3.1 程序说明 (8) 3.2 稳定渗流计算 (8) 3.3 非稳定渗流计算 (11) 3.4 计算结果分析 (13) 4 渗流安全评价 (24) 4.1 整体安全评价 (24) 4.2 局部渗透分析及排水反滤 (24) 4.3 关于集中渗漏及绕坝渗漏问题 (25) 4.4 关于坝坡出逸点及坝脚和坝坡散浸问题 (26) 4.5 关于坝体接触渗漏问题 (26) 5 结论及建议 (28)
附图1 4-4断面渗透分区示意图 附图2 4-4断面渗流浸润线及等势线示意图(100.00m) 附图3 4-4断面渗流浸润线及等势线示意图(101.81m) 附图4 4-4断面渗流浸润线及等势线示意图(102.69m) 附图5 5-5断面渗透分区示意图 附图6 5-5断面渗流浸润线及等势线示意图(100.00m) 附图7 5-5断面渗流浸润线及等势线示意图(101.81m) 附图8 5-5断面渗流浸润线及等势线示意图(102.69m) 附图9 10-10断面渗透分区示意图 附图10 10-10断面渗流浸润线及等势线示意图(100.00m) 附图11 10-10断面渗流浸润线及等势线示意图(101.81m) 附图12 10-10断面渗流浸润线及等势线示意图(102.69m) 附图13 11-11断面渗透分区示意图 附图14 11-11断面渗流浸润线及等势线示意图(100.00m) 附图15 11-11断面渗流浸润线及等势线示意图(101.81m) 附图16 11-11断面渗流浸润线及等势线示意图(102.69m) 附图17 4-4断面非稳定渗流浸润线示意图(水位100.00 m降至74.50m) 附图18 4-4断面非稳定渗流浸润线示意图(水位101.81 m降至74.50m) 附图19 4-4断面非稳定渗流浸润线示意图(水位102.69 m降至74.50m) 附图20 5-5断面非稳定渗流浸润线示意图(水位100.00 m降至74.50m) 附图21 5-5断面非稳定渗流浸润线示意图(水位101.81 m降至74.50m) 附图22 5-5断面非稳定渗流浸润线示意图(水位102.69 m降至74.50m)
AutoBank计算某水库大坝渗流计算资料
渗流计算原理 对于稳定渗流，符合达西定律的非均各向异性二维渗流场，水头势函数满 足微分方程 0=+??? ? ??????+??? ??????Q y k y x k x y x ?? （1-1） 式中：φ=φ(x,y)为待求水头势函数； x ，y 为平面坐标； K x ，K y 为x ，y 轴方向的渗透系数。 水头φ还必须满足一定的边界条件，经常出现以下几种边界条件： （1） 在上游边界上水头已知 φ=φn （1-2） （2） 在逸出边界水头和位置高程相等 φ=z （1-3） （3） 在某边界上渗流量q 已知 q l y k l x k y y x x -=??+??? ? （1-4） 其中l x ，l y 为边界表面向外法线在x ，y 方向的余弦。 将渗流场用有限元离散，假定单元渗流场的水头函数势φ为多项式，由微分方程及边界条件确定问题的变分形式，可导得出线性方程组： [H]{φ}={F} （1-5） 式中[H]——渗透矩阵；{φ}——渗流场水头；{F}——节点渗流量。 求解以上方程组可以得到节点水头，据此求得单元的水力坡降，流速等物理量。求解渗流场的关键是确定浸润线位置，Autobank 采用节点流量平衡法通过迭代计算自动确定浸润线位置和渗流量。
Autobank渗流计算报告 1 概要 分析类型:二维稳定渗流 工况数量=4 工况0,最高水位=339.88m 工况1,最高水位=338.8m 工况2,最高水位=331.9m 工况3,最高水位=339.52m 2 材料参数 3 渗流量 4 附图 计算模型
工况0
工况1
工况2
东升水库大坝渗流计算及稳定分析
东升水库大坝渗流计算及稳定分析 【摘要】土石坝渗流与稳定是土石坝设计中的关键环节，本文通过对东升水库大坝不同工况进行渗流计算和坝坡抗滑稳定计算，为水库的除险加固工程处理提供了科学依据。 【关键词】病险水库；大坝；渗流；稳定分析；东升水库 1、工程概况 东升水库是一座以防洪、灌溉为主的小⑴型水库。控制流域面积5.1km2，设计灌溉面积1万亩。原设计防洪标准为：100年一遇设计，300年一遇校核。设计总库容155万m3。 东升水库枢纽工程由大坝、溢洪道、卧管及放水涵洞、提水工程四部分组成。大坝为均质土坝，最大坝高35m，坝顶长110m，坝顶宽7m，采用粘土截槽防渗。坝坡为草皮护坡。溢洪道位于大坝左侧，进口采用竖井式，末端消能采用陡坡式。大坝放水建筑物由卧管和放水涵洞组成，卧管布置于大坝右侧上游岸坡，纵坡1：2，坡长41.59m。涵洞最低一级高程为10.0m。扬水站位于库区右侧，由于水库蓄水量锐减，已弃用多年。
2、工程地质 2.1坝体工程地质 坝体土由低液限粉土组成，天然含水量10.7～24.0%，天然孔隙比0.634～0.848，干重度14.6～16.5KN/m3，慢剪内摩擦角17.1～25.0°，慢剪粘聚力12.0～15.2kPa，粘粒含量11.3～21.3%，不均匀系数20.0～4.5，渗透系数为3.10×10-6cm/s～1.63×10-4cm/s，压缩系数0.11～1.69Mpa-1，压缩模量1.02～16.30Mpa。 2.2坝基工程地质 据本次勘察，坝基岩性可分为三层。第③层低液限粉土（Q4al）：在26.50～27.0m夹粉土质砾，成分以石英、长石为主，次磨圆状，含零星卵石，可见粒径最大15cm左右。该层厚度2.50～7.20m。天然含水量17.3～21.6%，天然孔隙比0.635～0.699，干重度16.5～15.9KN/m3，压缩系数0.11～0.28Mpa-1，压缩模量为5.84～15.32MPa，渗透系数5.80×10-5～2.10×10-5cm/s。第④层含细粒土砾（Q2al）：褐黄色，稍湿，密实，成份以石英、长石为主，磨圆度差，分选好。该层厚度2.00～3.00m。第⑤层低液限粉土（Q2al）：褐黄色，稍湿～湿，密实，含较多钙核及零星碎石，本层未见底。已揭露最大厚度2.00m。允许水力坡降为0.50。 3、大坝渗流计算 1）计算工况。考虑如下两种工况：①上游正常蓄水