粘土心墙坝渗透试验及坝体稳定性研究

发布时间：2017-06-11 20:12

  本文关键词：粘土心墙坝渗透试验及坝体稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：土石坝是全世界水利工程中应用最广泛的水利建筑物,而其中的心墙坝又是应用较广泛的。在实际工程应用中,土石坝的安全性与稳定性是最值得关注的。据统计分析,渗流问题是影响大坝安全性的重要影响因素之一,因此,需对土石坝的渗流问题引起关注。在实际土石坝监测中,由于库水位的突然变化,土石坝坝体内会产生非稳定性渗流,呈现一种坝内水位高于库水位的现象。而在非稳定性渗流条件下坝体内浸润线的变化规律与稳定渗流情况下坝体内浸润线有明显的差异性,坝前库水位的变化速度明显快于坝内浸润线的变化速度,在水位下降的某段时间内甚至会出现坝内水位高于坝前水位的情况,对坝体安全产生不利影响,极易诱发失稳破坏。因此,研究非稳定性渗流条件下坝体内浸润线的变化规律以及库水位骤降条件下的坝体稳定性变化规律,可以为实际土石坝工程建设和运营安全提供有价值的理论参考依据,并发挥其相应的社会效益与经济效益。本文通过理论分析、室内模型试验并结合数值模拟的研究方法,旨在研究库水位变化对坝内浸润线变化以及坝体稳定性的影响机制,为土石坝安全监测提供科学的、合理的参考依据。首先通过查找文献资料,总结土石坝的国内外研究现状及浸润线计算理论,并确定坝内浸润线变化的三个主要影响因素：坝体渗径长度、库水位下降速度和坝体渗透系数；再通过室内模型试验,设计不同工况,研究在控制坝体浸润线变化的三个影响因素的情况下坝内浸润线的变化情况以及与滞后时间的关系：坝体渗径长度越长,库水位下降速度越快,渗透系数越小,浸润线滞后现象越明显,滞后时间越长；再通过数值模拟分析不同工况下的土石坝坝坡稳定性,并应用有限元强度折减法研究库水位骤降对坝体稳定性的影响规律；最后总结模型试验和数值分析的研究成果,提出非稳定渗流条件下坝体浸润线的理论计算公式及试验与经验拟合方程,进行对比分析,该两种浸润线计算公式都能较稳定渗流条件下的浸润线公式更好的描述在库水位下降条件下的浸润线变化情况,适用于非稳定渗流条件下坝体稳定性安全评价。
【关键词】：土石坝 非稳定渗流 浸润线 室内模型试验 滞后时间 坝体稳定性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223.4;TV641.25
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 选题背景与研究意义13-14
• 1.2 土石坝发展现状14-17
• 1.3 土石坝相关课题国内外研究现状17-20
• 1.3.1 理论研究17-18
• 1.3.2 模型试验18-19
• 1.3.3 数值方法19-20
• 1.3.4 土石坝安全评估20
• 1.4 目前研究中存在的不足20-21
• 1.5 主要研究内容、技术路线与创新点21-23
• 1.5.1 主要研究内容21
• 1.5.2 研究方法及技术路线21-22
• 1.5.3 主要创新点22-23
• 第2章 渗流基本理论23-33
• 2.1 渗流理论发展23-24
• 2.2 渗流问题的基本假设和定律24-25
• 2.2.1 渗流问题基本假设24
• 2.2.2 渗流达西定律24-25
• 2.3 渗流基本方程25-28
• 2.3.1 渗流连续性方程25-26
• 2.3.2 渗流基本微分方程26-28
• 2.4 土石坝渗流基本理论28-32
• 2.4.1 土石坝渗流分析方法28-29
• 2.4.2 土石坝浸润线方程29-32
• 2.5 小结32-33
• 第3章 粘土心墙坝室内模型试验33-61
• 3.1 模型相似性原理33-34
• 3.2 粘土心墙坝模型设计34-43
• 3.2.1 粘土心墙坝设计34-36
• 3.2.2 模型槽设计36-38
• 3.2.3 测压管布置38
• 3.2.4 土体参数测定38-43
• 3.3 粘土心墙坝模型制作43-44
• 3.3.1 土料准备43-44
• 3.3.2 坝体填筑44
• 3.4 粘土心墙坝试验过程及工况设计44-48
• 3.4.1 粘土心墙坝试验过程44-45
• 3.4.2 粘土心墙坝试验工况设计45-48
• 3.5 粘土心墙坝试验结果分析48-60
• 3.5.1 坝体浸润线变化规律49-55
• 3.5.2 滞后时间分析55-59
• 3.5.3 试验中存在的问题59-60
• 3.6 小结60-61
• 第4章 粘土心墙坝稳定性分析61-76
• 4.1 边坡稳定分析方法61-68
• 4.1.1 极限平衡法61-62
• 4.1.2 数值分析法62-63
• 4.1.3 强度折减法63-66
• 4.1.4 破坏准则和屈服准则66-68
• 4.2 粘土心墙坝稳定性分析68-75
• 4.2.1 数值模拟软件介绍68-69
• 4.2.2 模型建立与计算69-70
• 4.2.3 数值模拟结果分析70-73
• 4.2.4 坝体稳定性分析73-75
• 4.3 小结75-76
• 第5章 土石坝浸润线计算方程76-85
• 5.1 非稳定渗流浸润线方程建立76-80
• 5.1.1 直接法76-79
• 5.1.2 试验值法79-80
• 5.2 土石坝非稳定浸润线公式验证80-84
• 5.3 小结84-85
• 第6章 结论与展望85-88
• 6.1 结论85-86
• 6.2 创新86
• 6.3 展望86-88
• 参考文献88-93
• 致谢93-95
• 攻读学位期间的参与项目95-96
• 附件96

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;专业数值分析系统COMSOL Multiphysics[J];CAD/CAM与制造业信息化;2008年09期

2 邵龙潭,唐洪祥,韩国城;有限元边坡稳定分析方法及其应用[J];计算力学学报;2001年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕擎峰;土坡稳定分析方法研究[D];河海大学;2005年

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本文编号：442402