库水位升降条件下土石坝渗流稳定分析及应用研究

发布时间：2017-04-26 14:01

  本文关键词：库水位升降条件下土石坝渗流稳定分析及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：渗流问题严重影响土石坝的可靠性,不仅会造成水土流失、土体强度指标降低、渗透破坏,甚至还会引起坝体滑坡、崩塌等灾害。渗流问题本身具有复杂性、影响因素众多,且对于不同类型的土石坝在不同工况下的渗流场分布规律及坝坡稳定影响机理不尽相同,所以如何正确地探讨与研究土石坝渗流稳定问题不仅是水利工程中的一大难点,同时也是保证其稳定运行的关键。本文以渗流基本理论、有限元法、极限平衡法为依托,对一均质土坝进行渗流参数敏感性分析;并以中坝水库大坝为例,对其进行不同水位工况下的稳定渗流分析及库水位升降情况下的非稳定渗流分析;求出不同工况下坝坡的安全系数。主要研究内容和结论有:(1)分析库水位、渗透系数、材料各向异性比值、库水位下降速率的敏感性。结果表明:库水位下降速率为最敏感因素。(2)结合中坝水库大坝实例,分别求得正常蓄水位、设计洪水位、校核洪水位下的稳定渗流结果及其相应的上下游坝坡安全系数。结果表明:三种水位的最大单宽流量分别为0.376 m3/d·m、0.400m3/d·m、0.407 m3/d·m,上游坝坡面安全系数分别为1.527、1.546、1.554,下游坡面稳定安全系数分别为1.398、1.388、1.382,均符合规范要求。(3)计算分析库水位降落速率对中坝水库大坝非稳定渗流场分布规律及坝坡稳定的影响。结果表明:坝体浸润线位置随着库水位的降落而降低,且都滞后于上游水位的降落速率,库水位降落速率越大,滞后现象越显著;水位降落初期,部分水体来不及渗向下游坝体,出现倒流现象;上游坝坡安全系数随时间的变化规律为先减小至最小值,后回升,并逐渐趋于恒定值,且水位降落速率越大,越不利于上游坝坡的稳定。(4)计算分析蓄水速率对中坝水库大坝非稳定渗流场分布规律及坝坡稳定的影响。结果表明:随着库水位的上升,坝体内浸润线逐渐上升,但都滞后于蓄水速率,且蓄水速率越大,滞后现象越显著,浸润线的下凹程度越严重;上游坝坡安全系数随着库水位的上升而增大至最大值,随后逐渐减小,直至达到恒定值;蓄水速率越大,安全系数值在初期的变化幅度越大,越早达到最大值。中坝水库大坝采用上墙下幕的防渗措施,不仅能增大心墙内的水头损失、还能有效地截断坝基的渗流路径,从而发挥其显著的防渗效果;库水位升降速率越大,越不利于坝坡的稳定,在实际工程中,要尽量选择合理的升降速度,以确保大坝稳定安全地运行。
【关键词】：有限元法 极限平衡法 敏感性 中坝水库大坝 稳定渗流 非稳定渗流
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV641;TV223.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景及研究意义9-10
• 1.2 国内外研究进展10-13
• 1.2.1 土石坝渗流研究进展10-12
• 1.2.2 坝坡稳定研究进展12-13
• 1.3 渗流计算分析的基本方法13-14
• 1.4 坝坡稳定计算的基本方法14-16
• 1.5 本文的主要研究内容及技术路线16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 2 渗流稳定分析的基本理论及方法18-27
• 2.1 达西定律18
• 2.2 渗流基本方程18-20
• 2.2.1 连续性方程18-19
• 2.2.2 稳定渗流方程19-20
• 2.2.3 非稳定渗流方程20
• 2.3 定解条件20-22
• 2.4 渗流稳定分析方法简介22-24
• 2.4.1 渗流分析有限元法的实施步骤22
• 2.4.2 坝坡稳定分析方法22-24
• 2.5 渗流稳定分析有限元软件简介24-26
• 2.6 本章小结26-27
• 3 土石坝渗流计算及渗流参数敏感性分析27-41
• 3.1 均质土石坝稳定渗流计算分析27-30
• 3.1.1 计算条件及计算模型27-28
• 3.1.2 稳定渗流计算结果28-30
• 3.2 非稳定渗流计算分析30-32
• 3.3 土石坝渗流参数敏感性分析32-40
• 3.3.1 影响因素的确定32-33
• 3.3.2 敏感性分析33-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 库水位不变条件下大坝的渗流稳定分析41-54
• 4.1 工程概况41-43
• 4.2 计算模型及条件43-44
• 4.2.1 计算模型43-44
• 4.2.2 材料参数及计算工况44
• 4.3 稳定渗流计算分析44-50
• 4.4 坝坡稳定分析50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 5 库水位升降条件下大坝的渗流稳定分析54-70
• 5.1 库水位下降非稳定渗流分析54-60
• 5.2 库水位上升非稳定渗流分析60-65
• 5.3 非稳定渗流下的坝坡稳定分析65-68
• 5.3.1 库水位下降坝坡稳定分析65-67
• 5.3.2 库水位上升坝坡稳定分析67-68
• 5.4 本章小结68-70
• 6 结论与展望70-73
• 6.1 结论70-71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

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本文编号：328560