中国政府网 | 中国水利部网 | 湖南省政府门户网站

在降雨与库水联合作用下中小型土石坝稳定性评价与失稳预警研究

湖南省水利厅  时间:2018-04-13 10:02

  成果名称:在降雨与库水联合作用下中小型土石坝稳定性评价与失稳预警研究

  任务来源:湖南省水利科技计划项目

  计划编号:湘水科计〔2015〕13-29

 

  该项成果针对中小型土石坝在复杂工况下可能失稳等问题,围绕降雨和库水联合作用下土石坝坝体非稳定-非饱和渗流场的变化特征及坝体稳定性演化规律等方面,开展(1)基于非饱和土力学的基本理论,以用渗流问题的数学描述和边界条件,对土石坝进行二维瞬态渗流计算分析,并采用极限平衡法中计算相应的坝坡稳定安全系数。(2)探讨库水位升降速度、降雨强度、降雨雨型等单一因素对土石坝稳定性变化规律。(3)探讨降雨与库水位变化联合作用下的土石坝稳定性变化规律,并与单一因素下的结果进行对比,得出坝坡安全系数最小值所处时刻,对大坝安全进行失稳预警。等研究。

  成果关键技术和主要创新点:

  (1)当降雨雨强<渗透系数时,24h内,坝体非饱和区含水率上升,基质吸力减小,但不出现暂态饱和区,下游坝坡安全系数近乎无影响。

  (2)当雨强>渗透系数时,雨强5~8(24h大暴雨与特大暴雨)在24h内出现暂态饱和区,持续12~3d天,原非饱和区完全转变为暂态饱和区。随雨强的增大,出现的时刻更早。下游坝坡安全系数在初次出现暂态饱和区时开始变小,随着降雨的持续,安全系数变小速率加快,后续变缓,至土体完全饱和时,安全系数稳定在0.35左右。

  (3)受降雨雨型影响,在初次出现暂态饱和区之前,下游坝坡安全系数比等雨强下大,但出现暂态饱和区后,安全系数迅速下降,降幅大于对应雨强同时刻速率,最小安全系数除雨型6外,其余均小于对应雨强。

  (4)库水位上升在24h内对下游坝坡安全系数近乎无影响,与正常蓄水位稳态情况基本一致。且由正常蓄水位上升至校核洪水位到持续30d渗流场也未达到校核洪水位稳定状态,安全系数大于校核洪水位工况。

  (5)库水位下降,上游坝坡安全系数随之降低。当库水位下降停止后,安全系数转为提高,在库水位停止时刻出现安全系数转折点即最小值。水位下降速率越快,安全系数下降越快,但安全系数均大于1.15,坝坡安全。

  (6)库水位上升与降雨联合作用,与正常蓄水位工况下降雨的规律基本一致,短时内,库水位上升对下游坝坡安全系数贡献不大。

  (7)库水位下降对与降雨联合作用,坝坡安全系数随雨强增大而变化更低。若在第10d最小安全系数发生雨强7~8的降雨时,坝坡安全系数<1.15,可能引起边坡向库内滑移。

  该项目研究成果已应用于中小型土石坝,为中小型土石坝在复杂工况下可能失稳等工作提供了技术支撑,取得了很好的效益。

  

  主要完成单位:湖南省水利水电施工管理局

  主要完成人员:谢钻凌、瞿卫华、李高文、黎峰、王祥

  单位地址:长沙市韶山北路370号    邮政编码:410007

  联系人: 李高文    联系电话:0731-85483375

  电子邮箱:871193838@qq.com