黄河羊曲水电站混凝土面板堆石坝渗流分析研究

发布时间：2018-03-28 17:15

  本文选题：面板堆石坝　切入点：渗流分析　出处：《兰州交通大学》2017年硕士论文

【摘要】：混凝土面板堆石坝通常不做坝体渗透稳定计算,由于本工程坝高属于一级面板堆石坝,坝体覆盖层厚度较大,坝址的地理气候恶劣,这些都将会使混凝土面板处于不利状态,为了给设计和施工提供可靠的依据,确保大坝坝体合理布置和工程安全,有必要进行模拟渗流分析计算,分析坝体的渗流特点。本文将以坝体为主要研究对象,进行渗流计算,主要分析坝体等势面、压力水头、孔隙水压力、浸润线和浸润面等渗流要素分布情况。验证坝体各料区及坝基覆盖层的渗透稳定性,论证面板堆石坝的可靠性和安全性,为同类坝的设计提供参考。本文从渗流的基本理论出发,分析了三维渗流计算时的随机变分原理和随机有限元列式,阐述了有限元法求解渗流问题的原理及步骤,通过有限单元法分析渗流的基本原理和一般计算步骤,根据渗流场特性,利用Midas/GTS,对面板堆石坝的渗流问题进行二维、三维求解,利用其特有的渗流求解单元来确定坝体内渗流水头位置及坝体内各点的水压力,其结果直观、精确并以彩色云图或列表形式给出。在稳定即正常蓄水状态下,上游坝面混凝土面板的挡水能力较好,正常状态的求解是非稳定渗流计算的初始条件。通过对面板坝非稳定渗流的定性分析,当上游水位以每天一米的速度下降时,研究了大坝水位下落五天时的水头和水压力,同时给出水位下落稳定后两天内的水头和水压力,可以看出,在坝体内总水位变化的位置仅发生在上游坝体区域,降水五天内随着上游水位的下降,坝体水头也相应下降,五天以后水位下降趋于稳定,水头基本保持不变。当上游水位越低时,坝体内孔隙水压力为零的溢流面也随着水位的降低而降低,并且随着时间的增长上游坝体内的渗流更加稳定,渗流影响区域变大,孔隙水压力区域也伴随渗流区域的扩大而变大。当上游降水稳定时,坝体内水位渗流变化不明显,因而孔隙水压力变化也不明显。实例求解结果表明利用Midas/GTS对面板堆石坝的渗流分析具有可行性,这为我们以后在面板堆石坝的坝体渗流分析和研究提供了新的研究思路和方法,具有一定的参考价值。
[Abstract]:The concrete face rockfill dam usually does not calculate the seepage stability of the dam body. Because the dam height of this project belongs to the first class face rockfill dam, the thickness of the dam body overburden is large, and the geographical climate of the dam site is bad, all of these will make the concrete face slab in a disadvantageous state. In order to provide reliable basis for design and construction and to ensure the reasonable arrangement and safety of dam body, it is necessary to analyze and calculate simulated seepage flow and analyze the seepage characteristics of dam body. The distribution of seepage elements such as the isopotential surface, the pressure head, the pore water pressure, the infiltration line and the infiltration surface of the dam body are analyzed. The seepage stability of each material area of the dam body and the overburden layer of the dam foundation is verified, and the reliability and safety of the face rockfill dam are demonstrated. In this paper, based on the basic theory of seepage flow, the random variational principle and stochastic finite element formula in three-dimensional seepage calculation are analyzed, and the principle and steps of solving seepage problem by finite element method are described. The basic principle and general calculation steps of seepage flow are analyzed by finite element method. According to the characteristics of seepage field, the seepage problem of face rockfill dam is solved by Midas / GTS in two and three dimensions. The location of seepage head and the water pressure of each point in the dam body are determined by its unique seepage solution unit. The results are intuitionistic, accurate and given in the form of color cloud map or list. The upstream concrete face slab has a good water retaining capacity, and the solution of the normal state is the initial condition of the unsteady seepage calculation. Through qualitative analysis of the unsteady seepage flow of the face slab dam, when the upstream water level drops at a speed of one meter per day, In this paper, the water head and water pressure are studied when the water level falls for five days, and the water head and water pressure within two days after the water level falls stably are given. It can be seen that the position of the total water level change in the dam body is only in the upstream dam body area. With the decrease of upstream water level within five days, the water head of dam body will decrease accordingly. After five days, the water level will decrease steadily, and the head will remain basically unchanged. When the upstream water level is lower, The overflow surface with zero pore water pressure in the dam body also decreases with the decrease of water level, and the seepage flow in the upstream dam body becomes more stable with the increase of time, and the seepage influence area becomes larger. The pore water pressure region also becomes larger with the expansion of the seepage area. When the upstream precipitation is stable, the water level seepage change is not obvious in the dam body. As a result, the change of pore water pressure is not obvious. The result of example solution shows that it is feasible to use Midas/GTS to analyze seepage flow of face rockfill dam, which provides a new research idea and method for the analysis and study of seepage in dam body of face rockfill dam in the future. It has certain reference value.
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TV223.4

【参考文献】

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本文编号：1677274