庫水位變化下土石壩飽和-非飽和滲流場的數(shù)值分析.pdf

1、土石壩是現(xiàn)在實際工程中應(yīng)用最為廣泛的壩型，其事故的發(fā)生多是由于滲漏破壞引起的。土石壩的滲流場是由飽和區(qū)和非飽和區(qū)組成的統(tǒng)一體，過去進行滲流場模擬時只考慮了飽和區(qū)的滲流，忽略了非飽和區(qū)的滲流，這必然與實際情況不符。非飽和滲流與飽和滲流相比，非飽和滲流的運動復(fù)雜的多，而且其影響因素非常多。在滲漏引起的跨壩事故中，以庫水位驟升驟降引起的非穩(wěn)定滲流問題是最為嚴重的，很多大壩因初次蓄水速度選取不當而引起潰壩。在實際工程中，進行滲流場與應(yīng)力場的耦合

2、分析也是十分必要的。
　　 本文通過對前人研究成果進行總結(jié)，主要研究和討論了以下幾個方面的內(nèi)容：
　　 (1)歸納和總結(jié)了非飽和土體的性質(zhì)，詳細敘述了土水勢和土水特征曲線，并總結(jié)了體積含水量和滲透系數(shù)函數(shù)的確定方法。
　　 (2)基于飽和土體滲流穩(wěn)定和非穩(wěn)定方程，根據(jù)非飽和土體的性質(zhì)，推導(dǎo)了非飽和滲流的控制方程，并利用伽遼金法進行有限元法計算。
　　 (3)基本飽和-非飽和滲流理論，以某均質(zhì)壩為算例，進行

3、了飽和-非飽和滲流的有限元分析，并討論不同水位升降速度下，壩體的浸潤線變化趨勢，以及孔隙水壓力隨時間的變化情況。最后采用極限平衡法中的Morgenstern-Price法計算了水庫升降不同工況下上游壩體的最小安全系數(shù)，并進行了穩(wěn)定性評價。
　　 (4)根據(jù)已建立的滲流場與應(yīng)力場耦合的數(shù)學(xué)模型，以某粘土心墻壩為例，首先進行了非耦合情況下的穩(wěn)定滲流場分析。然后對大壩進行填筑模擬和蓄水模擬，可得到填筑完成時和各個水位對應(yīng)的穩(wěn)定應(yīng)力場。