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水利工程论文-土石坝渗流观测资料分析模型及方法.doc

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水利工程论文-土石坝渗流观测资料分析模型及方法.doc

水利工程论文-土石坝渗流观测资料分析模型及方法摘要:为了有效地根据土石坝的原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题,本文以渗流理论为基础,结合工程实际,考虑了水位、降雨量、坝基排水以及时效等因素对渗流的影响,建立了土石坝坝体和坝基测压管以及通过大坝渗流量等观测资料的统计分析模型和方法。经对青山和对河口水库等工程的实际应用,说明其效果是令人满意的。关键词:土石坝渗流分析渗流观测分析模型在土石坝坝体和坝基适当部位,有计划地设置一些测压管或渗压计,以及在其下游适当部位设置观测渗流量的量水堰,并进行观测,可及时了解水库在运行过程中坝体的浸润线位置和渗流区各点渗透压力的大小,以及通过坝体和坝基渗流量的变化情况,这对大坝的渗流和稳定分析都具有很大的实际意义。对土石坝各部位的测压管水位和渗流量,选用合理的分析模型进行及时的分析是监测土石坝运行安全的重要内容。本文从渗流的支配方程入手,建立了土石坝中有压、无压渗流及其渗流量观测资料的分析模型。经过实际应用表明,它可较好地解决实际工程问题。1土石坝渗流的支配方程忽略地下水流动方程中的惯性项,土石坝渗流的支配方程[1,2]为(1)渗流场为均质各向同性时,式(1)变为或(2)式中:kx、ky、kz分别为x、y、z方向上的渗透系数,h为水头,Φ=-kh为渗流速度势。对稳定渗流而言,它的解实际上可归结为在满足某特定边界条件下,求解上述方程式。对无压渗流问题,由于浸润面事先为未知边界,故在求解过程中,先假定浸润面边界,然后需通过反复试算,才可以对问题进行求解。根据АравинВ.И.和НумеровС.Н.的推导结果[1],对具有自由面的缓变渗流,当坐标轴位于不透水层面时,其不稳定渗流的方程形式为:。在稳定渗流时,则渗流方程的形式为:。以上式中:H为水深函数;ne为有效孔隙率;t为时间。在这种情况下,浸润线位置即是方程中的一个变量,故它无需作为边界条件来考虑。由于这时地下水流水深函数H的平方项亦满足拉普拉斯方程,故只需以H2为基本变量,就可求解有压渗流一样的方法解决无压渗流问题。因此人们常将上述方程应用于无压渗流问题中。2坝基有压渗流观测资料分析根据上述渗流支配方程的基本特性,当渗流场固定时,各点的位势应不随时间而变。位势可用下式表示:。式中:hi为测压管水位,H1、H2分别为上下游水位。对坝体基本不透水的坝基有压渗流而言,由于渗流场是不变

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