土石坝后置放水洞稳定分析

发布时间：2017-05-23 19:18

  本文关键词：土石坝后置放水洞稳定分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国现有土石坝大多建于上世纪50年代到70年代,由于当时土石坝设计标准低,施工质量差,地质勘查不完全等众多原因致使土石坝质量无法得到保证,以至于留下了工程隐患。在近年来病险水库除险加固工程中,部分中小型土石坝在坝后坡设置放水洞闸门,控制放水洞的启闭。这种控制方式具有造价低、结构简单、施工管理方便等优点,但与在坝前设置放水洞控制闸门的结构相比,这种控制结构存在一些严重的问题。具体表现在:放水洞的运行方式发生改变,放水洞由无压状态变为有压状态,一旦放水洞管道内壁或连接处发生破坏,将以破坏点为源点向坝体形成局部渗流场,局部渗流场与土石坝的正常渗流叠加,抬高坝身的浸润线,引起坝体的渗透变形,最后导致破坏点周围坝体的沉陷、坍塌和滑坡。基于以上背景,本文首先介绍了国内外土石坝渗流和坝坡稳定性的研究进展,并深入探讨了土石坝渗流计算的基本理论和边坡稳定分析的基本原理和常用方法。在此基础上借助于渗流分析软件Seep3D分别就均质土坝、粘土心墙坝、粘土斜墙坝三种坝型在放水洞发生破坏时土石坝坝体渗流进行计算,研究其渗流量和渗透稳定性的变化规律;在渗流分析的基础上借助边坡稳定性分析软件SLOPE/W采用刚体极限平衡法对各种工况土石坝下游坝坡进行抗滑稳定计算并绘制出最危险滑裂面图,进而对坝体的整体稳定性进行评价。经过渗流计算和下游坝坡稳定分析综合考虑,三种坝型的放水洞管道发生破坏均会对土石坝的稳定性产生不利影响,严重时会导致破坏点附近渗透坡降超过临界渗透坡降,使土石坝发生局部渗透破坏,最终导致坝体的沉陷、坍塌和滑坡。在土石坝正常运行期间应加强监测,一旦发现放水洞发生破坏应及时处理,防止发生溃坝事故。
【关键词】：土石坝 放水洞 渗流 稳定性
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV641
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外渗流研究进展和方法10-15
• 1.2.1 国内外渗流研究进展10-13
• 1.2.2 土石坝渗流研究任务和方法13-15
• 1.3 边坡稳定性分析研究现状15-16
• 1.4 本文研究的主要内容16-19
• 1.4.1 问题的提出16-17
• 1.4.2 本文主要工作17-18
• 1.4.3 本文技术路线18-19
• 第二章 渗流基本理论及有限元计算方法19-33
• 2.1 渗流基本定律—达西定律19-20
• 2.2 渗流基本方程20-22
• 2.2.1 渗流连续性方程20-21
• 2.2.2 稳定渗流微分方程21-22
• 2.3 渗流定解条件和数学模型的选用22-25
• 2.3.1 定解条件22-24
• 2.3.2 数学模型的选用24-25
• 2.4 渗流计算的有限单元法25-31
• 2.4.1 渗流场单元剖分和差值函数25-27
• 2.4.2 有限单元法计算公式27-31
• 2.5 Seep3D软件及其功能简介31
• 2.5.1 Seep3D软件简介31
• 2.5.2 Seep3D功能简介31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 渗流作用下坝坡稳定性分析方法33-45
• 3.1 坝坡稳定性概述33-35
• 3.2 坝坡稳定性极限平衡法35-39
• 3.2.1 瑞典圆弧法36-37
• 3.2.2 简化毕肖普法37-39
• 3.3 坝坡稳定性计算有限元法39-42
• 3.3.1 滑面应力分析有限元法39-41
• 3.3.2 强度折减有限元法41-42
• 3.4 SLOPE/W简介42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第四章 均质土坝后置放水洞稳定分析45-57
• 4.1 工程概况45
• 4.2 有限元模型的计算45-49
• 4.2.1 模型的建立及网格划分45-47
• 4.2.2 边界条件的确定47
• 4.2.3 材料参数的确定47-48
• 4.2.4 模型计算48-49
• 4.3 渗流分析49-52
• 4.4 下游坝坡稳定性分析52-54
• 4.5 本章小结54-57
• 第五章 粘土心墙坝后置放水洞稳定分析57-67
• 5.1 工程概况57
• 5.2 有限元模型的计算57-61
• 5.2.1 模型的建立及网格划分57-59
• 5.2.2 边界条件的确定59
• 5.2.3 材料参数的确定59-60
• 5.2.4 模型计算60-61
• 5.3 渗流分析61-63
• 5.4 下游坝坡稳定性分析63-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 粘土斜墙坝后置放水洞稳定分析67-79
• 6.1 工程概况67
• 6.2 有限元模型的计算67-71
• 6.2.1 模型的建立及网格划分67-69
• 6.2.2 边界条件的确定69
• 6.2.3 材料参数的确定69-70
• 6.2.4 模型计算70-71
• 6.3 渗流分析71-74
• 6.4 下游坝坡稳定性分析74-76
• 6.5 本章小结76-79
• 第七章 结论与展望79-81
• 7.1 结论与建议79-80
• 7.1.1 结论79
• 7.1.2 建议79-80
• 7.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85-87
• 附录87

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