黄河大堤饱和-非饱和土渗流分析

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[建筑工程设计]堤防加固工程设计

（建筑工程设计）堤防加固工程设计根据有关管理要求，堤顶道路两侧的路肩需要硬化，硬化宽度一般为0.5m，厚度0.15m，采用素混凝土结构，并且把这一要求纳入到日常工程管理的评比中。

根据测算，每延米长度的混凝土方量约为0.15m3，每公里的投资为5万元左右。

目前，根据国家对黄河下游防洪工程的批复来看，2006年和2007年实施方案批复中为包干使用，堤顶道路批复投资均为65万/公里，且包括了辅道硬化投资。

依据单价分析，结合堤顶道路建设中堤顶高程要达到设计高程这一要求，每公里的建设投资要超出65万元很多。

根据两年实施方案设计的计算，每公里堤顶道路的设计概算需要80万元～90万元，最大达到110万元，批复投资和实际投资相差较大。

2.1.2解决方法和建议（1）黄河大堤堤顶必须硬化。

从以往的抢险过程中可以看到，没有硬化的大堤，汛期抢险时道路泥泞不堪，抢先车辆难以通行，给防汛抢险带来极大的不便。

例如，2003年蔡集工程出险，东明堤防几乎全线告急，由于堤顶没有硬化，道路难以通行，抢险物料无法及时运送到位，不得已临时调运煤矸石铺路，既增加了抢险成本，又使后期的堤防加固增加了清理费用。

目前，黄河下游临黄大堤大部分已经进行了6m宽的沥青碎石路面硬化，但在抢险过程中，料物车辆较宽，堤肩硬化能给抢险时临时措车创造条件，保证抢险道路的快速畅通，（2）需要把项目纳入到正常的工程设计中，按照程序报审报批，以解决管理单位为了应付工程管理检查而挪用正常的维修养护经费，体现以人为本的人性化管理。

3施工中存在的问题3.1施工工期压缩3.1.1问题的提出一般情况下，放淤固堤的设计工期为2年，准备期半个月左右，扣除冬季和汛期不施工，填淤主体工期一般为11个月左右。

由于移民前期工作滞后等原因，主体工程开工时间延后较多，为了完成目标任务以及尽早发挥工程效益，施工单位不得不压缩工期，造成现场变化因素增多、生产成本加大、设计变更增多等问题。

（1）工期压缩引起淤区围堤填筑方式变化由于淤区高度一般为在5～10m，设计中，围、格堤分期修作：围堤顶宽2m，高度2m~3m （一期围堤取大值），内边坡1:2.5，外边坡1:3；格堤顶宽2m，两侧边坡均为1:2，高度与围堤平齐。

黄河大堤非饱和土的强度特征及其稳定性分析

ｔ＝０到最终稳态（３０ｈ，）１＝０）坝内浸润线的上升情况见图２。
２１抗剪力公式．
根据非饱和土抗剪强度公式Ｈ及静力平衡原理，土条底面
上的非饱和土抗剪强度公式可以写成：
ｓ等［＋ｏ～ｔ咖＋ Ⅱ一）ｎ］（＝ｃ（ Ⅱ ａ（ｔｒ）ｎａ１）
究具有重要的意义。
不同起始含水量的试样而言，抗剪强度包线的内摩擦角相差无
几，但凝聚力却有很大的差别。
根据试验数据，制不同含水量与总凝聚力的关系曲线，绘并利用最小二乘法对两者之间的函数进行拟合，结果见图１。实测与拟合内聚力的最大相对误差为６０，．％满足工程要求。
渗流计算采用黄河下游历年最高洪水水位及大堤水位计算，以黄河大堤堤角为基准面，洪水期水位在基准面以上８ｍ，在随后的瞬变过程中，水位保持常数８ｍ不考虑降雨入渗对边，
坡的影响。根据改进的二维饱和～非饱和渗流有限元计算程序ＳＳ２ＷＭ－Ｄ进行分析计算，将试验所得的渗透函数和土水特征曲线函数加入程序中，到饱和～非饱和区域在不同时期的得水头分布、浸润线位置及渗流场的分布规律。从开始稳态（时问
黄河大堤非饱和土强度
非饱和土不同于饱和土的根本原因在于非饱和土中存在
基质吸力。利用改进的非饱和土三轴仪对不同含水量下黄河
一
大堤的非饱和土强度进行试验，出了非饱和土的基质吸力、得
、
内摩擦角、内聚力等工程特性参数（见表１。）
土体的基质吸力就越大，抗剪强度亦越大，含水量趋于饱和时，

数值计算分析能力工作简介

数值计算分析能力工作简介我单位拥有性能先进的数值仿真模拟计算平台，拥有ANSYS和ANSYS CivilFEM、高度非线性分析软件Adina8.4、岩土专用分析FLAC＆FLAC3D和GeoStudio、土木工程专用分析软件Midas Civil/Gen和PKPM等大型计算分析软件。

可提供堤防工程、水库大坝、灰坝、水闸、渡槽、压力管道等水工建筑可研、设计及运行管理阶段的结构稳定、结构变形、应力应变、渗流稳定、边坡稳定、地下水流场分布及渗控措施优化设计等方面的计算分析服务和材料试验服务。

我单位在土动力学试验研究和数值计算分析已有近40年的历史。

八十年代，与兄弟单位协作，成功地研制了我国首台大型电液伺服粗粒土动静三轴试验仪，用于确定粗、细粒土的静、动力特性。

它具有压力高、荷载大、功能全、技术先进等特点，试验手段和测量技术在国内处于领先水平。

与兄弟单位协作编制坝工静动力分析程序（SAPED2*、DAPED2*、SAPED3*、DAPE D3*系列），率先进行小浪底土石坝工程的地震反应分析。

编制开发的三维土石坝动静力有限元法计算程序，成功地应用于小浪底、三门峡火电厂灰坝、碛口面板坝等大型工程中。

我单位自1973年开始研究土石坝渗流研究有限元法计算，属全国最早的研究单位之一，主要开发了二维渗流有限元法的计算程序（TPTS96）和三维渗流有限元法计算程序(HHH96)。

二维渗流有限元法计算程序可以计算各种坝型的稳定和非稳定渗流计算，程序使用方便、灵活，数据简单，成为土石坝设计计算标准程序在水利部系统推广应用，在实际工程计算中发挥了很好的作用，1982年获得水利部科技进步三等奖。

渗流有限元法计算程序系列汇集（包括三维稳定流、非稳定流、水平面渗流等程序）经过专家鉴定，程序功能齐全、使用灵活、速度快、精度高，属国内领先水平，人工准备数据简单，解决了电模拟试验中难以模拟的难点，比电模拟试验周期缩短了5～6倍，提高了工效，在实际工程计算中解决了小浪底水库、故县水库、陆浑水库、王圪堵水库、瀑布沟水库等国内大中型工程中的渗流问题，发挥了很大的社会效益和经济效益。

基于Geostudio的黄河大堤渗流稳定性分析

第08卷第8期中国水运Vol.8 No.8 2008年 8月 China Water Transport August 2008收稿日期：2008-06-26作者简介：王峻岭，机械工业第四设计研究院。

基于Geostudio 的黄河大堤渗流稳定性分析王峻岭1，杨利乐2（1机械工业第四设计研究院，河南洛阳 47100；2华北水利水电学院，河南郑州 450011）摘要：Geostudio 功能强大，本位以黄河大堤为模型，对它的SEEP/W 、SLOPE/W 模块做了简单的介绍。

并对大堤的渗流稳定性分析做了简要分析。

关键词：Geostudio 软件；黄河大堤；稳定性黄河是一条流域自然条件复杂、河情特殊的河流。

黄河下游是高悬于华北平原之上的“悬河”，洪水全靠两道大堤约束入海；宽河道的河势游荡多变，不仅大洪水易出险，中小洪水也容易出问题；现状大堤是在历史民坎的基础上不断培因此，对黄河大堤土石坝工程的渗流和稳定性分析就显得至关重要。

本文利用Geostudio 软件，针对均质黄河大堤进行渗流稳定性分析。

下面我们先对该软件做简单介绍：一、Geostudio 的功能特征该软件是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件。

它以Geo－SLOPE 为主题是的一套地质构造模型软件的整体分析工具，它包括以下八种专业分析模块：SLOPE/W（边坡稳定性分析模块） SEEP/W（地下水渗流分析模块） SIGMA/W（岩土应力变形分析模块） QUAKE/W（地震动力响应分析模块） TEMP/W（地热分析模块）CTRAN/W（地下水污染物传输分析模块） AIR/W（空气流动分析模块）VADOSE/W（综合渗流蒸发区和土壤表层分析模块）在本次论文的写作过程中，我们主要用到的是SLOPE/W 和SEEP/W 模块，其中，在SEEP/W 模块中，通过渗流有限元计算。

可以分析边坡在不均匀饱和条件、非饱和条件下的空隙水压力，并对边坡稳定时的瞬态和稳态空隙水压力进行分析。

非饱和土渗透系数直接试验法和间接计算法

（．１河北工程大学，北邯郸０６３；．北水利水电学院，０１
３洛阳工业高等专科学校，．河南洛阳４１０）７０３
摘
要：用改进的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土进行了土一水特性试验，利根据土一水特征曲线计算得到渗透系
为基质吸力，Ｐｋａ
１概
述
表１不同围压下体积含水量一基值吸力拟合参数
不同土体具有不同的孔隙特征和含水率，从而具有不同的渗透流速。渗透系数是综合反映土体渗透能力的一个指标，获得非饱和土渗透系数的方法有间接计算法和直接试验法两种，间接计算法利用土一水特征曲线。。 ‘ 计算渗透系数，于经验属
和土。
Ｅｍａｌｚｔ０１６０ｓａｅｍ — ｉ：ｈ２００１＠ｉ．ｏｎ
式中－、、、＇ｂｃｄ为拟合参数，Ｃ其值见表１０为体积含水量，；；％ｈ
・
１９・３
人民黄河
２ｔ０１年第４期
基质吸力／Ｐｋａ
２０４０
堡
。
板底部要进行冲洗操作。
ｌＯ
２３试验结果．
不同围压下体积含水量一基值吸力关系，土一水特性实即
０
基质吸力／ａｋＰ
测结果见图１～图４。对试验数据进行拟合，到不同围压下得体积含水量一基值吸力的拟合函数
０１０２０３Ｏ４０５０６０

非饱和土的渗透特性试验研究

第23卷第22期岩石力学与工程学报 23(22)：3861～38652004年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov .，20042004年3月10日收到初稿，2004年6月2日收到修改稿。

* 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室开放基金(110205)资助项目。

作者李永乐简介：男，1957年生，博士，1982年毕业于中国地质大学(武汉)水文地质专业，现任教授，主要从事岩土工程、水文学及水资源、环境科学方面的研究工作。

E-mail ：lyl@ 。

非饱和土的渗透特性试验研究＊李永乐1，2 刘翠然1，2 刘海宁1，2 刘慧卿1，2(1中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室武汉 430071) (2华北水利水电学院郑州 450008)摘要由于非饱和土的复杂性和多变性，其渗透特性明显不同于饱和土，并且试验难度较大。

利用特制的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土的渗透特性进行了试验研究，为非饱和土渗透系数的直接测定奠定了基础。

根据试验结果，得出了黄河大堤非饱和土土体在不同含水量下的围压-渗透系数关系及其变化规律，以及不同围压条件下质量含水量-渗透系数关系及其变化规律，同时，对其关系曲线模型进行了拟合，得出了相应的拟合函数。

关键词土力学，非饱和土，渗透特性，试验研究，拟合分类号 TU 411.4 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)22-3861-05TESTING STUDY ON PERMEABILITY CHARACTERISTICSOF UNSATURATED SOILLi Yongle 1，2，Liu Cuiran 1，2，Liu Haining 1，2，Liu Huiqing 1，2(1Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ，The Chinese Academy of Sciences ，Wuhan 430071 China )(2North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power ， Zhengzhou 450008 China )Abstract For complexity and diversity of unsaturated soil behaviors ，there lies a great difference in permeability characteristics between unsaturated soil and saturated soil. It is difficult to perform test of unsaturated soil because of many factors. With the special triaxial instrument of unsaturated soil ，the permeability characteristics of unsaturated soil of the dyke of Yellow River are tested and studied ，which sets up a basis for direct measuring the coefficient of hydraulic conductivity of unsaturated soil. According to the test results ，the relation and changing law between confining pressure and permeability coefficient in different water content ，and the relation and changing law of water content and permeability coefficient under different confining pressure are obtained. The relation curves are fitted to deduce correspondent fitting functions.Key words soil mechanics ，unsaturated soil ，permeability characteristics ，testing study ，fitting 1 概述在工程实践中经常遇到多种特殊的土体，这些土体多处于非饱和状态，也就是其固体颗粒之间的孔隙不完全被液体充填。

极端天气下黄河流域土石堤坝的灾变机理与风险控制机制

极端天气下黄河流域土石堤坝的灾变机理与风险控制机制
极端天气下黄河流域土石堤坝的灾变机理主要有以下几个方面：
1.淤积失效：极端降雨导致黄河流域河水泥沙含量增加，沉积
物的淤积严重，使得堤坝内部土石颗粒逐渐堆积，增大了堤坝的重量和水压力，从而引发土石堤坝的失效。

2.液化失效：在地震等极端地质灾害条件下，土石堤坝的土层
可能发生液化现象，即土壤失去固结力，变成流动状态，从而导致堤坝的失效。

3.滑动失效：极端天气下，土石堤坝可能因为地下水位升高、
土壤饱和、地震等原因，导致滑动面上的土层向下滑动，从而引发堤坝的滑动失效。

为了有效控制这些灾变风险，需要采取以下措施：
1.加强堤坝巡检和监测：定期巡查堤坝的稳定性和安全状况，
使用现代化监测设备对堤坝的位移、渗流、温度等进行实时监测，及时发现异常情况并采取必要的应对措施。

2.强化水利设施维护：加强对黄河流域水利设施的维护和修复，确保堤防、排涝设施等的完好性和功能正常。

3.合理规划和运用水资源：科学规划和管理水资源，合理控制
水位、流量，减轻堤坝的负荷和压力。

4.加强紧急应对能力：建立健全灾害应急预警系统，提前做好各种灾害情况的应急预案和应对措施，提高堤坝灾变时的应急响应和救援能力。

5.加强科技支撑：推动科技创新，加强堤坝建设和管理的科学研究，改进现有工程技术和方法，提高堤坝的抗灾能力和安全水平。

黄河流域都思兔河河道治理工程堤防渗流稳定计算

上游水位ｈ１下游水位ｈ２６．３５（ｍ）０．１０（ｍ）
Ｗ
— Ｗ１＋Ｖ２＋ｒｓｉｎｌ￣
式中．ｂ —— 条块宽度（ｍ）；Ｗ— — 条块重力（ｋＮ）；
’
《堤防２／２程设计规范》规定，４级土堤抗滑稳定安全系数在正常运用情况下为１．１５，５级土堤为１．１０；４、５级在非常运用情况下均为１．０５。从计算结果可以看出堤防边坡满足抗滑稳定要求，是稳定的。（－Ｖ转第１２２页）
ｕ —— 水位降落前堤身的孔隙压力（ｋＰａ）；ｐ — — 条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角（度）；Ｃ… （Ｐ — — 土的抗剪强度指标（ｋＮ／ｍ。，度）；
ｒ —— 水的重度（ｋＮ／ｍ）。
（ｍ）；
堤身稳定计算选取工程设计范围内水位差较大，堤身较高的不利断面作为代表断面，鄂托克旗乌兰镇段以０４－３００断面，石膏工业园区段以０４－１００
断面为例计算渗流稳定。河道治理工程设计假设能够形成稳定渗流，而形成稳定渗流需要一定得历时，依据《堤防工程设计规范》，渗流在背水：
根据上式，用北京理正有限元程序计算，计算参数根据地质提供资料选取，各参数详见表１，计算结果详见表２。表１都思兔河堤防堤基及堤身物理力学指标

关于浸水路堤的饱和不饱和土渗流解析

维普资讯
第３卷第ｌ期２０
２００６年５月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ．２Ｎｏ．０１３１
Ｍａ．２０ｙ０６
・３・
文章编号：０９８５２０）．０２１０．２（０６１０３０６００
达西流速。
１２渗透系数及渗透变形．
１渗透系数。）
基本方程式中。关于土的透水系数，中应用了国外的一些研究文
饱和土的渗透系数一般由室内测定法或现场测定法，用不搅成果，采用经验式（水分透水特性曲线）从而简化多种土质的渗透乱状态的试样进行试验而得。不饱和土领域的渗透系数是０，（）至特性。同时，利用实际的浸水路堤断面，对其不同的土层进行单
２渗透变形。）
由式（）１和式（）２得到下式：
（））＝Ｊ２３，）（）３
局部水力坡降由网络节点间的位置和计算压力水头推导并
得到。
２移流分散（）非稳定渗流）。饱和不饱和领域的移流分散的基本方程式由质量守恒定理
今还没有完整的计测方法，也没有完整的资料数据。由于体积含元体节点化，并将饱和不饱和土与有限元法相结合，计算由外力水率的变化，也随它而变。于透水性小的试料（（）对粘性土，岩因素引起的浸水路堤内部的湿润线。根据计算得到的路堤局部的石）在长时间的测试时间上会有相当的困难。根据国外的研究资水力坡降（或称水力梯度）从而判断浸水路堤发生渗流的可能性。，料，ａｅｕｈｎ验式适合于碎石土、ｖｎｎｃｔ［Ｇｅ２３砂土、粘性土等多层填

黄河下游堤防非饱和土边坡稳定性分析

第24卷第20期岩石力学与工程学报V ol.24 No.20 2005年10月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct.，2005 黄河下游堤防非饱和土边坡稳定性分析刘海宁1，刘汉东2，王思敬1(1. 中国科学院工程地质力学重点实验室，北京 100029；2. 华北水利水电学院岩土工程系，河南郑州 450008)摘要：利用应力应变控制式非饱和土三轴仪进行了室内非饱和土的渗透试验和强度试验，并得出了非饱和土的渗透参数和强度参数。

针对黄河下游堤防这一典型的非饱和土边坡，采用有限单元法系统地分析了堤防非饱和土边坡在降雨和洪水作用下的非饱和渗流场特征；在此基础上应用非饱和土坡的刚体极限平衡理论中的普通条分法对堤防边坡稳定性受非饱和渗流场变化影响的大小进行了分析与计算。

结果表明，对黄河下游堤防的非饱和土边坡在降雨和洪水条件下的分析研究具有实际意义。

关键词：土力学；非饱和土边坡；渗透性；强度；极限平衡中图分类号：TU 441 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)20–3788–08STABILITY ANALYSIS OF UNSATURATED SOIL SLOPE OF LEVEE FOR THE YELLOW RIVER LOWER REACHESLIU Hai-ning1，LIU Han-dong2，WANG Si-jing1(1. Key Laboratory of Engineering Geomechanics，Insitute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing100029，China；2. Department of Geotechnical Engineering，North China Institute of Water Conservancy and HydroelectricPower，Zhengzhou450008，China)Abstract：The triaxial test instrument for unsaturated soil controlled by stress and strain is used to measure the substrate suction and volumetric water content of unsaturated soil. The permeability coefficient of the unsaturated soil can be got from the concrete form of the Mualem equation which is deduced based on the relation between the soil-water characteristic curve equation and the permeability. The cohesive strength，internal friction angle and the internal friction angle changing with suction can be also got from the triaxial test on unsaturated soil in the laboratory. With the finite element method，the characteristics of the seepage field in the Yellow River lower reaches which is a representative unsaturated slope under the rainfall and flood condition are analyzed systematically. Also the safety factors influenced by the seepage field of unsaturated soils under the rainfall and flood are analyzed with the method of GLE which is a kind of limit equilibrium method not considering the effect of scour. The factors including the intensity of the rainfall，the permeability coefficient and the duration of rainfall and flood and the relationship between them are significant for the computation. By analyzing，the corporate influences of rainfall and flood infiltration on the safety of slope stability are analyzed；and the results show that the effect of rainfall and flood is complex and important for the safety of the river levee. The conclusions drawn from the study on the Yellow River lower levee during the rain and flood have practical significances for the hydraulic engineering.Key words：soil mechanics；unsaturated soil slope；permeability；strength；limit equilibrium收稿日期：2005–06–14；修回日期：2005–09–06作者简介：刘海宁(1977–)，男，2001年毕业于华北水利水电学院岩土工程系地质工程专业，现为博士研究生，主要从事岩土力学方面的研究工作。

黄河堤防漏洞形成与发展机理初探

断面能量方程推出：
奉次研究室内试验包括两部分：是堤身土体的物理力学一性质、透性、冲蚀能力、化崩解性质，体结构等特性试渗抗湿土
验；是室内水槽模型试验。现场原型观测包括浸润绒及漏洞二
乏有效的措施．
元分析程序计算。
２漏洞发展过程中几个问题的探讨
２１水流状态分析，
２１１洞内流速．．
如图１所示．漏洞形成初期，内水流为有压流，流为在洞出自由出流，径沿程变化不大，内各断面流速视为相同，近洞洞可似按简单管道在大气中的自由出流公式计算，由１１３３即 — 、—
从式（）（） “ 看出，内流速的大小一１、２可洞在水深一定的条
长．多与高水位长期提泡有关。且黄河堤防在洪水期，河水位陡涨陡落，木位持续时间临高较短，身渗流情况则属典型的不稳定渗流。堤身浸润线变化堤滞后于临河水位变化，形状不仅与堤身和堤基的透水性有其关，且与整个洪水历时过程也有关。另外应特别指出的是一而浸润发展快慢还与大堤偎水前堤身的含水率及地下水埋豫关系很大，润线的变化过程可用饱和浸非饱和不稳定渗流有限

饱和-非饱和土渗流数值分析方法综述

· ４２８·
建筑技术
ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第４７卷第５期２０１６年５月
Ｖ＿０ｌ＿４７Ｎｏ．５Ｍａｖ．２０１６
饱和一非饱和土渗流数值分析方法综述
王成华，张燕青
（天津大学建筑工程学院，３０００７２，天津）
摘要：饱和一非饱和渗流是岩土工程中最常见的问题之一，国内外针对这－ｆ￣ｑ题进行了大量的数值分析研究。通过对饱和一非饱和渗流数值分析研究进行总结，从渗流分析模型与方法、非饱和土的渗透特性、初始条件以及非饱和土降雨入渗边界条件四个方面介绍了饱和一非饱和渗流数值分析的研究现状，讨论了现有分析方法存在的问题。在目前普遍考虑单相流的情况下，应该重视气相的影响；重视非饱和渗透特性的确定，研究数值拟合中各参数的合理取值，同时注重非饱和渗透特眭的实验量测；为提高饱和一非饱和渗流数值分析的准确性，应该重视提出符合实际的初始孔压场，提出合理的边界条件。
以下的饱和区内的渗流，而忽略了非饱和区内的渗流，和方法已经比较成熟，但饱和一非饱和渗流控制方程
．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｔｕｒａｔｅｄ－ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ；ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
岩土工程中的渗流问题所涉及的多为饱和一非饱
，
ｔｈｅｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒａｉｎｆａＵｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，

SUSAP饱和非饱和渗流分析软件的开发与应用

3.2土石坝粘土心墙渗流动态模拟[7] 土石坝粘土心墙渗流动态模拟
库水位710米升至米再降库水位米升至850米再降至790米（T=250d）米升至米再降至米）瞬时渗流等势线至分布
库水位710米升至米库水位米升至850米（T=61d）米升至）瞬时渗流等势线分布
库水位850米升至米库水位米升至790米（T=182d）米升至）瞬时流等势线分布
dh
为土体体积含水量，为毛细管压力水，θ为土体体积含水量，h为毛细管压力水为土体体积含水量
1.2 方程的求解
该方程为时域内非线性方程，该方程为时域内非线性方程，采用半离散的逐步积分法求其数值解，对空间采用等参元离散，其数值解，对空间采用等参元离散，对时域用后差分格式离较好解决了数值计算中出现的振荡等问题（步长）。散，较好解决了数值计算中出现的振荡等问题（步长）。
①黄河下游洪水具有来去迅猛的特点，形成稳定浸润线很黄河下游洪水具有来去迅猛的特点，难，因此研究洪水渗透达到稳定渗流的过程和所需的时间长短对于堤防稳定性评价也是非常重要的；长短对于堤防稳定性评价也是非常重要的；对于很快就会达到稳定流而且出渗点较高的河堤应该优先采取加固措施。达到稳定流而且出渗点较高的河堤应该优先采取加固措施。洪水前期浸润线位置较高、堤身比较湿润、 ②洪水前期浸润线位置较高、堤身比较湿润、地下水位较高时，洪水渗透将很快到达稳定渗流阶段，高时，洪水渗透将很快到达稳定渗流阶段，这时河堤的稳定性会大大降低。定性会大大降低。因此河堤加固时不但要采取降低出口比降的措施，降的措施，也可辅助采用延长洪水渗透达到稳定流所需时间的方法，比如保持堤身干燥状态，间的方法，比如保持堤身干燥状态，抑制前期浸润线位置等方法。等方法。洪水回落后河堤在相当长的时期内难以摆脱高浸润线， ③洪水回落后河堤在相当长的时期内难以摆脱高浸润线，高饱和度的状态。高饱和度的状态。因此汛期堤防在高水位长期浸泡后洪水回落时，非常容易引起临河滑坡等险情，回落时，非常容易引起临河滑坡等险情，故防汛抢险人员此时千万不可麻痹大意，此时千万不可麻痹大意，在临河坡设计时也应增加排水措以加快浸润线的回落。施，以加快浸润线的回落。

黄河大堤非饱和土边坡稳定性分析

１非饱和土抗剪强度试验
到目前为止，非饱和土抗剪强度的研究已经有
Ｋｅｒｓ：ｎａｕａｅｏｌｓｅｔｅｇｈ；ｔｃｓｃｉｎｆｏｗａｅ；ｔｂｌｙｏｌｐｙｗｏｄｕｓｔｒｔｄｓｉ；ｈａｓｒｎｔｍａｒｕｔ；ｏｄｔｒｓａｉｔｆｓｏｅｒｉｏｌｉ
０前
言
四川建筑科学研究
１４０
ＳｃｕｎＢｉｉｇＳｉｎｅｉｈａｕｌｎｃｅｃｄ
第３６卷
第５期
２１００年１Ｏ月
黄河大堤非饱和土边坡稳定性分析
刘翠然王丽高轲，，
（．阳理工学院土木工程系，南洛阳４１２；１洛河７０３
在分析过程中，摒弃了以往把吸力内摩擦角作为定值的做法，而是根据黄河大堤非饱和土抗剪强度拟合公式，用极限平衡法根据含水率不同分层进行，这可以为安全部门提供合理的防洪加固措施，具有工程意义和使用价值。
关键词：饱和土；剪强度；质吸力；非抗基洪水；边坡稳定性
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Ａｂｓｒｔ：Ｓｉｉｇｆｉｒｉｃａａｒｉｃｌｌｐｅｏｔｍｅｈａｅａｆｒｓｌｏｔｒｅｍｅｔｎ．Ｔｈｒｍａｅｍｏｏｌｅｔａｃｌｄｎｓｏｎａｔｉｌｎｄａｔａｓｏｓｍｅｉｓｐｐｎｓｌｅｕｔｆｗａｅｐｒａｉｉｆｉｆｏｅｐａａｔｆｓｉｎｔ

堤坝中饱和与非饱和渗流计算方法研究

堤坝中饱和与非饱和渗流计算方法研究
堤坝饱和渗流与非饱和渗流计算是堤坝安全评估分析中一个重要组成部分。

堤坝饱和渗流计算是指在平衡状态下，地下水的水位与面下水的水位之间的压力关系，按照物理力学的规律，计算堤坝压力、渗流量及大量流土物质的运移。

而在堤坝对地下水进行抽取的过程中，地下水的水位较面下水位的水位低，一定会引起堤坝的非饱和渗流计算。

计算堤坝饱和与非饱和渗流，要根据堤坝地质情况，提出符合物理力学规律的渗流计算或汇流计算方法。

这包括正确的定量表达堤坝挠度，气压，喷淋保护措施及穿刺孔，以及确定合适的物理地质条件来解㲿汇流关系。

此外，计算堤坝饱和与非饱和渗流时，还要考虑堤坝侧外渗流影响。

总而言之，堤坝饱和渗流与非饱和渗流计算是一项复杂而关键的任务，对堤坝安全分析至关重要。

计算时必须考虑堤坝的地质特点，计算方法要严格按照物理力学规律，同时还要考虑侧外渗流的影响，以准确计算堤坝饱和与非饱和渗流，以检验堤坝的整体稳定性。

基于饱和—非饱和渗流理论对渠堤进行渗流分析计算

基于饱和—非饱和渗流理论对渠堤进行渗流分析计算本文基于饱和-非饱和渗流理论，建立渠堤边坡二维渗流模型，利用Geo-Studio的SEEP/W进行渗流分析计算。

根据计算结果，得出渗流速度、渗透坡降，渗透流量等参数，并提出相应工程措施，避免发生渗透破坏，为类似非饱和土体渗流分析计算提供参考。

标签：渗流；饱和-非饱和；渗透坡降；防渗措施前言一般情况下，我们把流体在多孔介质中的流动称为“渗流”，传统土石坝或堤坝渗流分析，常忽略非饱和土的渗透性，造成计算结果不能真实反应地下水渗流，对防渗及边坡稳定计算有影响。

S.P.Neuman曾提出引入有限单元法对饱和-非饱和土体建立有限控制方程进行离散求解；Van Genuche得出的广泛应用的非饱和土体渗流计算公式。

本文在理论的基础上，拟合土壤水分特征曲线，利用有限分析软件Geo-Studio的SEEP/W建立二维渗流模型进行渗流计算，并提出相应的防渗措施，为类似饱和-非饱和渠堤或堤坝渗流分析提供参考。

1、饱和与非饱和渗流理论饱和-非饱和土体所具备的能量用力学观点解释为“土水势”。

其包括由重力场作用引起的重力势，由压强差引起的压强势和由土的基质对水分的吸附作用产生的基质势，非饱和区基质势0。

根据质量守恒定律以及假定渗透系数张量与坐标方向一致，得出：上式即为饱和-非饱和渗流基本微分方程。

2、数值分析计算本文选取某电站右岸渠堤，堤身采用砼面板砂卵石填筑，尾水渠底宽91m，正常水深7.94m，尾水渠道地质结构为第四系冲积层（Q42al、Q41al），地层岩性存在卵砾石夹砂、粘质或粉质土，覆盖层堆积厚度12～26m，下伏基岩为白垩系，下统夹关组（K1j）。

计算工况选择为：施工期尾水渠开挖至建基面高程354.5m，右岸地下水位为丰水期地下水位374.5m。

典型剖面的渗流场、水头等值线、渗透坡降等值线分别见图1图2。

计算结果表明：（1）右岸地下水渗流特征主要反应在覆盖层区域内，即渗流通道主要位于覆盖层，各剖面渗流特征均符合地下水流动规律；（2）各剖面的水头等值线均从影响范围边界向尾水渠中心降低，沿渗流路径变化缓慢，分布较均匀，在渗流逸出点附近分布加密。

堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析的开题报告

堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析的开题报告一、选题背景与意义随着我国经济和社会的快速发展，对水利水电建设的需求也越来越大。

而水利工程中的堤坝工程是一个关键的领域，其稳定性问题一直是一个热点问题。

在堤坝设计和施工过程中，要考虑到多方面因素，其中之一是堤坝内的渗流问题。

如果渗流问题得不到解决，将会对整个工程的安全性产生极大的影响。

因此，对堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟及稳定性分析具有重要的理论和实际意义。

二、研究内容与方法本课题将以一座某水库工程的堤坝为例，开展以下研究内容：（1）对该堤坝进行渗透试验，获取堤坝内的水文地质参数；（2）建立该堤坝的饱和-非饱和渗流场数值模型；（3）在ANSYS等软件中进行数值模拟，并进行模型验证；（4）对模型的稳定性进行分析。

具体方法包括：（1）对堤坝结构、土质组成、水文地质条件进行调研和实地勘察；（2）结合试验数据建立堤坝的饱和-非饱和数值模型；（3）利用有限元方法在ANSYS等软件中进行模拟计算，并比对实验数据以验证模型的准确性；（4）通过分析模型结果，预测堤坝在满足设计要求的前提下的稳定性。

三、研究意义本研究对于提高水利工程建设质量、优化设计方案、保障工程安全等方面有着积极的促进作用。

具体如下：（1）促进水利工程领域渗透试验方法的改进与完善；（2）提高堤坝饱和-非饱和渗流场数值模拟技术水平，并在实际工程中得到应用；（3）为堤坝设计和施工提供科学依据，减轻水利工程的风险；（4）为今后更深入地研究水利工程的渗流问题提供理论基础和经验参考。

四、研究进度安排本研究将于XX年XX月开始，具体进度安排如下：第一阶段（XX年XX月-XX年XX月）：调研和实地勘察，获取实验试验数据和工程参数。

第二阶段（XX年XX月-XX年XX月）：分析和处理数据，建立数值模型。

第三阶段（XX年XX月-XX年XX月）：进行数值模拟计算，并与实验数据进行比对。

第四阶段（XX年XX月-XX年XX月）：对模型结果进行分析和总结，撰写研究报告。

土坝的渗流问题分析

土坝的渗流问题分析及其控制措施和监测技术前言：渗透破坏是土石坝坝体的常见病害,设计一套可靠的渗流监测系统是保证土石坝坝体安全运行的必备措施。

土石坝浸润线位置的高低是影响坝体渗透稳定和抗滑稳定的最重要的因素之一。

对于土石坝渗透水溢出点的渗透坡降较陡时,坝坡就会发生流土、管涌,甚至滑坡、垮坝。

科学地对土石坝进行渗透监测,为水库安全运行、坝体安全稳定提供科学依据。

摘要: 土坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足,其中渗流产生的坝体破坏占有较大比例,且造成的后果极为严重。

通过土石坝产生渗流破坏的现象分析,掌握其发展规律,利用地质勘探合理确定的边界条件,有针对性地选择土石坝的渗流控制设计方案。

关键词:土坝渗流破坏基本内容控制措施渗流问题的重要性防渗加固渗透破坏渗流监测渗流监测布设技术在水利工程中,地表水的冲刷破坏常会引人注意,也比较容易发现和挽救，而地下水的冲刷目不能见,常被忽视,有时问题一经发现,会立即导致工程的破坏,难以补救。

因此，一般水利工程受地下水渗流冲刷破坏者常比地表水冲刷破坏者为多,而堤坝渗流的问题更为严重。

据米德布鲁克斯调查统计美国206座破坏的土坝中,由于渗漏管涌破坏者占39%,由于漫顶破坏者占27%,由于滑动及沉陷裂缝者占18%,由于反滤料流失、块石护坡下没有滤层、坝端处理不好、波浪和地震等原因破坏者占17%,由此可见渗流破坏作用的严重性。

我国在20世纪90年代初的统计资料,全国存在渗漏问题比较严重的大型水库有132座,遍及各省,其中土石坝渗漏的就有106座,约占80%。

1.土坝的渗流破坏土石坝破坏来源于水和其它外力的侵袭以及土体强度的不足。

原因不同,发生的现象也有不同，除去坝端三向浇渗破坏和漫顶溢流垮坝者外,从土坝剖面上看，问题主要如图1：图1所示几种状况,并且分别说明如下:①图a是砂层地基的承压水顶穿表层弱透水粉质壤土或淤泥的薄弱环节,发生局部集中渗流形成流土泉涌现象,并继而向地基的上游发展成连通的管道。