FLAC软件在拦水坝稳定性分析中的应用

坝体作为一个复杂的自然-人工系统,坝体的安全有效性受各种内外因素的影响,管理不当,容易引发各种安全环境问题.评估坝体工作十分重要,对提高坝体的本质安全状况和安全管理水平,减少和控制坝体运行中的危险、有害因素,降低坝体生产安全风险、预防事故发生,保护企业及下游居民的财产安全,保持坝区周边的社会稳定等方面都具有重要的意义.介绍了FLAC的概况,并根据已知的工程地质资料及岩石力学参数,用连续快速拉格朗日分析软件FLAC模拟了拦水坝的稳定性.通过模拟出坝体的应力应变和破坏场,了解坝体可能发生变形破坏的区域.为拦水坝的安全管理提供一些理论方面的依据.根据模拟出来的结果,提出了相应的解决措施,确保其正常运行,不至于发生垮坝事故,避免造成人员伤亡和经济损失.     

尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律试验研究

为分析尾矿库洪水漫顶溃坝的演化规律,采用物理模型试验方法建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。在自主研制的尾矿库溃坝模拟试验平台上,以国内某尾矿库为研究对象,基于非恒定水流泥沙非平衡非饱和冲刷机理,根据模型相似理论和溃决侵蚀模型原理,模拟尾矿库洪水漫顶溃坝过程,建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。试验结果表明,尾矿库洪水漫顶溃坝位移与坝体饱和程度有关,坝体浸润线越高,尾矿库溃坝时滑动位移越大,溃口破坏程度取决于溢流对坝体的冲刷侵蚀作用;在该试验条件下,获得尾矿库洪水漫顶溃坝过程中坝体位移、浸润线高度、溃口最大流速和溃口的演化规律。降低坝体浸润线高度、增大安全干滩长度、铺设坝面引流明渠等措施有助于减少尾矿库洪水漫顶溃坝的灾害破坏。     

基于Fluent软件的尾矿坝体渗流污染模拟研究

简要分析尾矿渗流污染过程,尾矿坝体是主要渗流治理对象,运用传质原理,引入尾矿废水与污染物之间的曳力系数,提出污染物传质速度与废水速度计算公式,进而改进浸润线计算公式,利用Gambit软件建立了尾矿坝渗流的二维几何模拟模型,将尾矿坝内部的尾粉砂和尾粉土理化特性常数输入Fluent模拟多孔介质模式,模拟废水在其中的流动状态,对比分析污染物在尾矿坝的污染情况.依据模拟结果,分析了尾矿坝废水速度场和压力场,结合公式推测污染情况和浸润线变化.     

泥石流拦砂坝抗滑稳定性与剖面参数的关系

为了揭示泥石流重力式拦砂坝各剖面参数的变化对坝体稳定的影响规律,利用坝体抗滑稳定计算基本公式,在对不同性质泥石流(稀性泥石流和黏性泥石流)的两种荷载条件下(空库和满库)拦砂坝稳定性计算分析的基础上,推导出泥石流重力式拦砂坝的剖面参数与抗滑稳定系数的关系式.结果表明:当冲击力足够大时,抗滑稳定系数与拦砂坝高度和迎水面坝面坡度均呈正比,且抗滑稳定系数对迎水面坝面坡度更加敏感;其他受力状态时,抗滑稳定系数与迎水面的坝面坡度成正比,与拦砂坝高度成反比.基于推出的计算公式,提出了坝体剖面参数拟定的新方法,对坝体剖面进行优化.     

基于GeoStudio的某加高扩容尾矿坝稳定性分析

模拟正常水位工况、特大暴雨工况和特殊工况3种条件,采用GeoStudio中的渗流和地震计算模块在不同设计工况下进行数值计算,建立某加高改造扩容后的尾矿库模型,并计算其相应的安全系数。分析结果表明:3种工况下的尾矿坝坝体均处于稳定状态,满足规范要求,特大暴雨工况时的浸润线位置随着降雨明显抬高;但在特大暴雨工况+地震工况时,尾矿坝坝体安全储备不是很大。根据建立的加高扩容尾矿坝模型对尾矿库安全运行提出了相应的建议。     

基于CFX-ANSYS流固耦合的新型带支撑泥石流拦挡坝抗冲击性能分析

在常规的重力式泥石流拦挡坝基础上,提出了一种带钢支撑的钢-砼组合式拦挡结构.采用流固耦合分析方法,将CFX与ANSYS相结合,在Workbench运行环境下,对常规的重力坝与新型的带支撑拦挡坝进行了数值模拟计算及对比分析,探究了支撑布置范围、支撑高度、支撑间距等对结构极限抗冲击承载力的影响及其规律,验证了新型结构的优越性.计算分析过程中,特别引入了水利水电工程拱坝设计中的柔度系数C作为关键参数.结果表明:随着柔度系数C的增大,支撑对坝体极限抗冲击承载力的提高作用愈加显著,而常规坝体的极限抗冲击承载力随之降低,坝体设计中应充分考虑结构柔度的影响;应采用满布且高度接近坝高的支撑,同时,支撑间距不应过大,以2.0m为宜;坝体柔度系数C以14.0～21.0为宜,此时带支撑坝体的极限抗冲击承载力增幅可达10％ ～ 25％,支撑的加强效果较为可观,但柔度系数过大(C≥24.0)或过小(C≤12.0)均会显著降低支撑对坝体的加强作用,在工程应用中应根据实际情况判断是否设置支撑.     

基于渗透稳定性分析的尾矿库坝体稳定性研究

论述了尾矿库坝体稳定性分析主要理论,鉴于浸润线位置对坝体稳定性的重要影响,从尾矿库坝体渗透稳定性分析出发,提出通过坝体渗流稳定分析计算坝体稳定性的理论;强调了水对尾矿坝稳定性分析的重要作用,总结了尾矿库坝体产生渗漏的原因及种类,得出通过尾矿坝排渗固结提高尾矿坝稳定性的结论.最后提出综合运用各种排渗措施,以降低坝体浸润线,加速尾矿固结,从而提高坝体稳定性.     

基于时序InSAR的覆砂石尾矿坝形变演化研究

为解决目前采用在尾矿坝坝体及滩面覆盖砂石进行防尘治理与闭库，但传统监测手段难以实现坝体整体监测的问题，采用时序InSAR技术对2014年10月至2018年7月的Sentinel-1A影像进行处理，提取了对应时间段内卡房尾矿坝的形变信息，并结合实地调查及尾矿坝建设资料，研究了卡房尾矿坝的时序形变演化规律。结果表明:SBAS InSAR监测到坝体出现第1次异常形变加速运动时间与坝体开始铺设砂石工程的施工时间节点完全吻合，体现SBAS InSAR技术在受人为工程影响的坝体形变监测方面具有极高的敏感性。坝体在施工结束后，坝体形变加剧趋势并未缓解，并且出现2次加速现象，分析认为是由于在坝体铺设约2 m厚的碎砂石极大地增加了坝体荷载，打破了坝体原有的应力平衡状态，且识别出雨季对坝体形变影响显著，表明铺设砂石会使得降雨在坝体中的停滞时间加长，进一步引发非雨季期间坝体形变加剧。研究结果不仅能还原坝体出现异常形变的时间与演化过程，而且还可以对引起异常形变的内在影响因素进行分析与论证，对指导尾矿坝灾害识别、分析与治理具有重要的指导意义。     

某铀尾矿库地震和渗流耦合作用下稳定性研究

为了研究某铀尾矿库在不同工况下渗流流态和安全系数,以南方某铀尾矿库为对象,耦合GEO-Studio软件中SLOPE/W和SEEP/W模块,并利用极限平衡理论模拟研究了不同工况下坝体渗流流态和安全系数。结果表明:水流主要通过尾粉土层流过尾矿坝,使水力坡降主要集中在初期坝坡前底部;随着水位上升,坝体中水力等势线越来越稀疏,同时尾矿坝3个渗流截面流速加大; 6~9度地震烈度激励下,尾矿坝安全系数维持在1.23~0.91之间,不能满足规程要求。建议初期坝坡坝底埋设排水管,减小水流对初期坝压力,同时对尾矿坝,特别是尾粉土层进行灌浆加固,提高尾矿坝稳定性。     

基于MIKE11的堰塞坝溃决过程数值模拟

堰塞坝溃决过程数值模拟结果主要取决于水流模型、溃口展宽和溃口泥沙侵蚀。阐述了堰塞坝溃决的基本原理,依托于资料完整的唐家山堰塞坝溃决过程,使用MIKE 11模拟了其溃决洪水流量过程、溃口展宽、侵蚀流速及溃口底高程的冲刷过程,模拟结果均与实测资料接近。通过参数敏感性分析发现,溃口初始宽度和筑坝材料孔隙比对结果影响较大,坝体上下游坡比对结果影响较小,验证了基于物理机制模型的MIKE11在溃坝洪水过程数值模拟中的合理性和稳定性。模拟结果表明,Englund-Hansen泥沙侵蚀方程适用于孔隙比约为0.4、粒径2~8 mm的砂砾石。