涧里水库强风化岩层条件下坝肩绕渗稳定分析

涧里水库强风化岩层条件下坝肩绕渗稳定分析 第,,卷第,,期 人 民 长 江 ,,,(,,。,,(,, ,,, ,年,月 ,,,,,,, ,,,,, ,,,,( ,,,, 文章编号:,,,,—,,,,(,,,,),,—,,,,—,, 涧里水库强风化岩层条件下坝肩绕渗稳定分析 康迎宾 李 琳 (华北水利水电学院水利系，河南郑州,,,,,,) 摘要:地质勘探查明涧里水库大坝右坝肩基岩存在,(,, ,厚的强风化层，透水性较强，可能会导致坝肩渗漏， 对其坝坡稳定、渗流稳定进行了分析，其中渗流场的分析采用有限单元法计算，运用加权残余法对模型进行离 散。渗透坡降采用达西定律计算得到，稳定分析运用有效应力圆弧滑裂面法计算，并比较了瑞典圆弧法和毕肖 普法的差异。依据计算结果得出:上、下游坡渗透出逸、坝坡的稳定基本上都是安全的，但是有很少的渗流损 失。而且地勘 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 显示下游坡有轻度的绕坝渗漏，水色清、渗流量小，故建议上游用帷幕灌浆，下游用导渗排水 来防渗。 关键词:绕坝渗漏;渗流稳定;坝坡稳定;涧里水库 中图分类号:,,,,,(,，,, 文献标识码:, 水库蓄水后水流绕过土坝两端的岸坡渗往下游，这种渗漏 ,坝址区 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 地质条件现象称为绕坝渗漏。绕坝渗漏可沿着坝体结合面，或通过坝端山坡土体的内部渗往下游，并使坝端部分坝体内浸润线抬高，轻 涧里水库位于黄河支流青龙涧河上游。河流两岸沟壁陡度的绕坝渗漏会在岸坡背后出现阴湿，或出现水色较清的小量 峻，局部直立，形成“,”字形沟谷。工程地处低山区，海拔高程渗流;较严重的将使岸坡软化，形成集中渗漏通道，甚至引起岸 ,,,—,,, ,,,，地形起伏较大，高差为,,,余米。山坡较陡，多在坡塌陷和滑坡，影响土坝的安全，因此，对坝头绕渗必须重视。 ,,。左右。库区内以土石为主，地形较完整，岩石风化不严重，物对于涧里水库来说，右岸坝基存在,(, ,厚度的强至弱风化层， 理地质现象不严重。坝址处的沟底高程约,,, ,，沟坡基岩裸透水性较强，会导致坝肩渗漏。 露，少部分覆盖有粉质粘土;沟底宽度约为,,,,,, ,，地形较为 平坦，土石混杂。,工程概况 坝体为均质土坝，填土以粉质粘土为主，经,,,,年,月现 涧里水库枢纽工程由大坝、溢洪道、放水管和水电站,部分 场勘测得出，土质不均匀，含有大量礓石、少量植物根系、粉土和组成。水库于,,,,年,,月开工，,,,,年,月竣工。大坝系均质 粘土团粒，坝体填筑质量差，夯压不密实，,,,,, ,以下有缩孔土坝，控制流域面积,,(, ,矗，水库防洪 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 按,, ,一遇设计， 现象，孔壁易坍塌。上部土体稍湿至湿，以硬塑至可塑状态为, ,,, ,一遇校核，总库容, ,,,万矗，相应最高洪水位,,,(,, 主;下部土体很湿，以软塑至流塑状态为主。坝基基岩的断裂构,，兴利库容,,,万,,，正常蓄水位,,,(, ,，死库容,,万矗，死 造不发育，裂隙较发育，岩体较完整，微风化为主，地质条件较水位,,,(, ,，坝顶高程,,,(, ，,,，最大坝高,,(, ,。大坝没有设 好;但在右岸坝基存在有,(,, ,厚的弱风化至强风化层，透水置坝体渗漏量、绕渗观测设施和量水堰等观测设施，建库时埋设 性较强，会导致坝肩渗漏，存在渗漏问题。的测压管已全部损坏，同时也没有配套观测设备。 渗流稳定计算选用断面见图,。 ,大坝右岸坝肩绕渗分析 ,(,渗流计算边界及计算工况 根据《碾压式土石坝设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》(,,,,,—,,,,)规定，对以下 水位组合的工况进行计算: (,)上游正常水位,,,(, ,与下游相应的最低水位; 坝基(片麻岩含混合岩) (,)上游设计洪水位,,,(,, ,与下游相应的水位; (,)上游校核洪水位,,,(,, ,与下游相应的水位: 图 ,大坝右岸坝肩绕渗渗流稳定计算断面(单位:,) (,)库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。 收稿日期:,,,,—,,—,, 作者简介:康迎宾，男，华北水利水电学院水利系副主任，副教授，博士。 万 方数据 , 人 民 长 江 ,,,,年,(,渗流计算理论及计算程序 ,(,渗透坡降计算 渗流分析领域中的计算方法有很多，其中应用较为广泛的 渗透坡降计算采用有限元二维渗流方法，土层渗透系数按,种方法:解析法、数值法和电拟法。 各向同性考虑。渗透坡降计算取坝体最大断面进行。 解析法可以直接解渗流的问题，计算比较精确，可以计算渗 渗透坡降(，计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 按照达西定律基本公式:流场中任意一点处的渗流要素，但是，这种方法计算比较复杂， ,，:竽 (,)目前只能对几种比较简单的渗流边界有锯答。 电模拟是利用渗流与电流在数学表达式方面的相似性，建 式中(，为渗透坡降;,为渗透途径长度;,,为上、下游水头差。立用电流现象模拟渗流现象的试验，但是，这种方法模拟原型的 ,(,渗流量及渗流水深计算复杂边界和内部结构制作模型费时费力。 参照《水工设计手册》(水利电力出版社)第三卷结构计算， 本文用的是数值方法,,，数值方法目前主要有有限差分法、 大坝渗流量及渗流水深采用下列公式计算。边界元法和有限单元法。 (,)不透水地基均质土坝。 有限差分法是从微分方程出发，将研究区域经过离散处理 (,) ,,飓，,,,,,，研一,后，近似地用差分、差商来代替微分、微商。这样一来，基本微分方程和边界条件的求解可归结为解一个线性方程组，所得结果 ,。:后簪 (,) ,为数值解。有限差分法的优点是其原理易懂，算式简单，有较成 (,)口:舶“百‰ 有限透水地基均质土坝。熟的理论基础。其缺点是往往局限于规则的差分网格，对曲线 (,)边界和渗透介质的各向异性模拟比较困难。 边界元法是通过把求解域边界剖分为若干个单元，化边界 ,,(,(,,,，,, ,,)一(,(,,？,,，,,,,鸱)×,,一,(,,,,;,,积分方程为线性代数方程组来求解其数值解的。可见，建立所 (,)研究问题的边界积分方程是边界元法的基础。边界元法的缺点 式中？为通过坝体及坝基的渗流量;？。为通过坝体的渗流量，是它所建立的系数矩阵满阵，而且是不对称的，即使节点较少也 按不透水地基上的均质土坝计算;,为坝体渗流量计算中渗流将占据可观的内存。 水深;,。为大坝渗流量计算中渗流水深;,，为排水棱体临水侧 有限单元法是对近似计算的归纳和总结。它既吸收了有限 坡比;,为有限透水地基厚度;,。为上游水深;,,,为下游水深;差分法不离散处理的内核，又继承了变分计算中选择试探函数， ,为渗径;,为坝体渗透系数，取《地质报告》建议值;,。为坝基并对区域进行积分的合理作法，充分考虑了单元对节点参数的 渗透系数，取《地质报告》建议值均值;,。为上游坡比。贡献。有限单元法在模拟曲线边界和各向异性渗透介质方面比有限差分法具有较大的灵活性。故本项目运用有限单元法计 ,(,计算成果分析算。 ,(,(,稳定渗流计算成果 大坝渗流计算采用平面有限元法进行。由于大坝已运行多 计算成果统计见表,。年，可认为土体完全固结，采用不可压缩渗流方程，认为渗透系 表,稳定渗流渗透坡降和渗流量数各向同性，稳定渗流水头函数满足如下方程: ,(,凳)，杀(,,,凳),, (,) 初始边界:, ，?,,(髫，,)。 边界条件: (,)水头边界, ,。,,(石，,，,); ,(,(,非稳定渗流计算成果 (,)流量边界,两,, ,,,,(，，茗，,，,)。 计算成果统计见表,。式中,,和,,为流量边界;？为流量函数;,为水头函数;, 为时 表,非稳定渗流渗透坡降和渗流量间;,、,为坐标。 将上述方程采用加权残余法进行离散，用有限元法求解。有限元网格尺寸为,(, ,，计算网格见图,。土层渗透系数按各向同性考虑。 ,(,(,计算成果分析 根据《陕县涧里水库除险加固工程地质勘察报告》的结果， 图,右岸坝肩渗流计算断面网格 坝体土各部位的临界水力比降值及《水利水电工程地质勘察规 万 方数据 第,,期 康迎宾等:涧里水库强风化岩层条件下坝肩绕渗稳定分析 ,范(,,,,,,,—,,)》附录,规定的安全系数，以及渗流计算结果 定最小安全系数见表,。经计算，大坝抗滑稳定安全系数见表坝体上、下游的实际水力比降进行土体的渗流稳定性判别。见 ,、,。表,。 表,坝坡抗滑稳定最小安全系数 表,坝体土允许水力比降,, 工程等级(,级) 运用条件 ,,,,,,法 瑞典圆弧法 上述计算结果表明，大坝右坝肩上、下游坝壳出逸坡降在稳定渗流和非稳定渗流时都小于允许渗透比降，因此，大坝右坝肩的上、下游坡渗透出逸是安全的。 下游坡正常情况 上游水库水位位于正常水位,,,(, , ,(,,, 但是，由于在右岸坝基存在有,(,, ,厚的弱风化至强风化 库水位位于设计水位,,,(,, , ,(,,,层，透水性较强，存在一定的渗漏问题，通过上述计算结果，也证 库水位位于校核水位,,,(,, , ,(,,,实大坝右肩处有一定渗流损失。 上游坡非常情况 库水位由正常水位突然降至,,,计算断面坝高 ,(,,, 库水位由设计水位突然降至,，,计算断面坝高 ,(,,,,右坝肩坝坡稳定分析 库水位由校核水位突然降至,，,计算断面坝高 ,(,,,,(,计算原理及依据 根据《碾压式土石坝设计规范》(,,,,,—,,,,)，对大坝采用瑞典圆弧法和,,,,,,法进行抗滑稳定计算。按有效应力圆弧滑裂面法计算大坝边坡稳定，浸润线数据采用大坝渗流稳定分析 下游坡正常情况 上游水库水位位于正常水位,,,(,, , ,(,,,计算结果，土料强度浸润线以下采用饱和固结快剪平均值，浸润 库水位位于设计水位,,,(,, ,, ,(,,,线以上采用原状土不饱和快剪平均值。 库水位位于校核水位,,,(,, , ,(,,, 有效应力圃弧滑裂面法是把空隙压力作为滑裂面上的作用,,丽, 上游坡非常情况 库水位由正常水位突然降至,，,计算断面坝高 ,(,,,力，以计算坝坡的稳定,,〕，其公式为: 库水位由设计水位突然降至,，,计算断面坝高 ,(,,, × 库水位由校核水位突然降至,,,计算断面坝高 ,(,, ?〔)，,凰;,,,;一(啦一九磊)×,,,,,,〕,,,，声,。， ?譬如, ,(,坝坡稳定分析结论 (,) 涧里水库大坝右坝肩在正常情况下上游水位位于校核水位式中,为安全系数;,。为渗透压力或空隙压力;以浸润线以下 时的安全系数小于设计规范值，是不稳定的。其他情况下安全为浮容重，当水位降落的浸润线至稳定渗流浸润线之间的坝体 系数均大于设计规范值，大坝右坝肩上、下游坡是稳定的。通过为饱和容重，稳定渗流浸润线以下的坝体为饱和容重;,,为土 对毕肖普法和瑞典圆弧法的计算结果比较，这两种方法差别不条底部中点在坝坡外水位以下的深度;扎为水的容重;,为土条 大。宽度;,为土条的高度;厶为土条底滑弧长度;口;为土条底部中 ,防渗措施建议点至圆心的连线与竖直线的夹角;声,,、;，,为有效应力抗剪强度指标，参考《水工设计手册》可采用固结不排水强度指标。 通过以上对涧里大坝的渗流稳定、坝坡稳定计算分析得出 结论:涧里水库大坝右坝肩除正常情况下上游水位位于校核水,(,坝坡稳定分析计算工况 位时下游坝坡不稳定以外，其余上下游坡渗透出逸、 坝坡的稳定 根据《碾压式土石坝设计规范》(,,,,,—,,,,)的要求，并结 都是安全的，而且计算结果显示渗流损失很小。合水库的运用情况，稳定分析计算工况为: 根据《陕县涧里水库除险加固工程地质勘察报告》的结果， (,)正常工况。?正常水位,,,(, ,时为稳定渗流期，上、 右坝肩下游坡有轻度的绕坝渗漏，水色清、渗流量小，但如果不下游坝坡稳定;?设计洪水位,,,(,, ,时为稳定渗流期，上、下 加处理，也可能逐渐发展，形成集中渗漏通道，引起岸坡的塌陷、游坝坡稳定;?校核洪水位,,,(,, ,时为稳定渗流期，上、下游 滑坡，影响土坝的安全，应对涧里大坝的右坝肩采取防渗措坝坡稳定。 施圳。 (,)非常工况。库水位降落时上游坝坡稳定处于最不利的 上游帷幕灌浆。布置在右坝肩坝体迎水面下的基础内，形情况。 成一道连续的幕墙。坝肩的灌浆帷幕应与坝基灌浆帷幕形成一,(,坝坡稳.