基于Geo-Studio的土石坝渗流与稳定分析研究

【摘要】土石坝渗流与坝坡稳定分析是水利工程中长期以来一个极其重要的研究课题,因土石坝具有就地取材、造价低、结构简单、对自然条件的适应性强、抗震性好、工作可靠、工作寿命长以及施工管理简便等优点而被广泛采用。在它的发展过程中已经积累了大量的分析计算方法和工程技术经验,但是土石坝失事事故频发,因渗流引起的滑坡、渗透破坏尤为严重,所以合理、正确地大坝渗流分析与坝坡稳定分析是保证土石坝安全运行的关键。文中回顾了渗流理论和边坡理论的发展过程,从影响渗流和边坡稳定的因素出发,基于渗流和边坡稳定分析的基本理论和基本方法,给出了渗流稳定分析的连续性方程、微分方程以及极限平衡法和有限元法,建立了二维土石坝渗流和边坡稳定分析的数值模型。以青海大寺沟水库大坝作为研究的典型实例,运用Geo-Studio有限元分析软件中的Seep/w模块和Slope/w模块重点分析了在不同水位荷载组合工况下坝体渗流场、浸润线和逸出点位置,并将此渗流计算成果直接应用到坝坡稳定分析中,得出了在四个不同运行条件下的坝坡稳定安全值,将其与《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的安全系数做比较,得出坝坡是否安全。通过计算得出,大寺沟水库大坝在正常蓄水位时的渗流量为0.054m3/d,校核洪水位时的渗流量为0.0602m3/d,水位降至死水位时的渗流量为0.0087m3/d。依据此渗流计算的结果,大坝坝坡在正常运行情况、非常运行工况Ⅰ、非常运行工况Ⅱ以及水位降落时上游坝坡稳定的安全系数分别为1.88、1.50、1.29和1.27,下游坝坡稳定的安全系数分别为1.71、1.67、1.24和1.19,通过将计算所得数值与规范规定的安全数值进行对比分析,得出大寺沟水库大坝渗流场符合一般规律,坝型设计方案较为合理,在渗流场作用下坝坡稳定满足要求,大坝是安全可靠的。
【作者】沙成刚；
【导师】赵廷红；
【作者基本信息】兰州理工大学，水利水电工程，2014，硕士
【关键词】土石坝；必要性；渗流分析；坝坡稳定；Seep/w；Slope/w；安全系数；

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