文献综述-花滩村水电站土石坝整体设计.doc

本科毕业设计（论文）文献综述文献综述题目： 土石坝渗流研究发展综述 学 院： 河海学院 专 业： 水利水电工程 学生姓名： 学 号： 9 指导教师： 完成时间： 土石坝渗流研究发展综述1. 绪论土石坝是指由土，石料等当地材料填筑而成的坝，是历史最悠久的一种坝型，是世界坝工建设应用最为广泛和发展最快的一种坝型 土石坝被广泛采用并不断发展,得益于它的以下优点可以就地就近取材，节省大量水泥木材和钢材，减少工地的外线运输量。由于土石坝设计和施工技术的发展，放宽了筑坝材料的要求，几乎任何土石料均可筑坝。能适应各种不同的地形地质和气候条件。除极少数例外，几乎任何不良地基，经处理后均可修建土石坝。特别是在气候恶劣工程地质条件复杂和高烈度地震区的情况下，土石坝实际上是唯一可取的坝型。大容量多功能高效率施工机械的发展，提高了土石坝的压实密度，减小了土石坝的断面，加快了施工进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。由于岩土力学理论实验手段和计算技术的发展，提高了分析计算水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。高边坡地下工程结构高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起到了重要的促进作用。据不完全统计，我国兴建的各种类型的坝共有8.48万余座，其中95%以上为土石坝。全世界所建的百米以上的高坝中，土石坝所占比重呈逐年增长趋势。渗流分析的内容包括：确定坝体内浸润线；确定渗流的主要参数确定渗流量。在坝与水库失事事故的统计中，约有1/4是由于渗流问题引起的，这表明深入研究渗流问题和设计有效的控制渗流措施是十分重要的。2. 土石坝渗流研究的发展过程随着土石坝工程的发展和新型材料的兴起,土石坝的传统防渗体如土料防渗、混凝土面板防渗、沥青混凝土防渗得到了不断的革新,同时也出现了一些新的防渗体型式,如土工膜防渗以及膜土联合防渗等。2.1早期渗流研究方法：最早用来研究水工建筑物渗流场的方法主要是 流体力学解析解法、水力学法、图解法等近似计算方法及室内的模型或模拟试验分析方法。应用成熟的理论是用于坝体设计过程中的水力学方法。水力学方法的基本要点是达西定律和杜布依假定(假定任一铅直过水断面内各点的渗透坡降相等)。20世纪20年代前苏联学者提出,以浸润线两端为分界线,将均质土坝分为3段, 分别列出计算公式,再根据水流连续原理求解,称为“三段法”。这种方法得到广泛的运用。2.2随着电子计算机水平的提高及普及,有限差分法、有限单元法和边界元法在渗流分析中得到广泛的应用。有限差分法是在 1910年由理查森( L. F.Richardson)首先提出的。经过长时期的研究和广泛应用,目前该方法已具有较完善的理论基础和实用经验。有限单元法的基本 思想是在 1943 年由柯朗R. Courant)提出的,R. W . Clough( 1960)最先采用“有限单元法”这个名称,以 与有限差分法相区别 11 。有限元法于 60 年代逐渐 被引用到流体力学的领域。0. C . Zienkiewiz 和张 ( 1965)提出有限单元法适用于所有可按变分形式进 行计算的场问题,为该方法在渗流分析中的应用提 供了理论基础。有限元方法最早成功地应用于地下 水动力学,Clough 和 Woodward( 1966)首先用它来 分析土坝。2.3还有诸如基于ansys分析渗流稳定场，格兹波尔曼法，数值模拟，叶贝斯网络等现代研究方法为分析预测病险土石坝提供的有效的参考。3有限元法有限元法是数值计算方法中应用最广的一种,它是在电子计算机的广泛应用和数值分析方法发展的基础上发展起来的。有限单元法这一名称是年在计算结构分析论文中首先提出的,该方法很快就普及应用到整个固体力学领域。有限元法在稳定渗流和非稳定渗流领域内得到了广泛的应用。有限元法应用广泛,发展之快,引人注目,而且该法随着计算机的普及和完善仍在日益发展着。现在对各类坝型二维、三维稳定渗流和非稳定渗流、饱和与非饱和渗流、非达西流及各向异性岩体裂隙渗流等都用有限元方法进行分析,并已经应用于许多大型水利水电工程中。结论 我国土石坝研究的理论基础已经较 为成熟,监测分析手段也日新月异。但是,局部环节仍然存在着不足之处。建议今后在以下几个方面进行深入探讨。综合应用多种渗流计算方法 由于影响土石坝渗流的因素很多,所以在实际 工程中宜采用多种理论方法计算浸润线、渗流量等要素计算机实现手段的多样化、成熟化 随着现代电子计算机技术的不断发展完善,土 石坝渗流计算的过程应由计算机来完成完全代替传统的手工计算。这不仅可以改善计算精 度、大幅度提高计算速度,而且可以同时获得直观形 象的分析结果。与安全监测的紧密结合。目前,国内同时精通水利专业知识和自动化监 测技术的人员匮乏,以致于自动化监测与渗流分析之间的衔接不佳。土石坝渗流分析应与安全监测紧密结合起来,随着大坝自动化安全监测的不断发展 而实现可视化,通过人机交互界面,水库管理可以实 现数据采集自动化、资料整理分析自动化。随着精 密监测仪器的应用及安全监测技术的不断发展,土 石坝渗流原型观测的精度将不断提高,操作过程简 单易懂。 深入探讨病险土石坝渗流问题。我国已建成的土石坝中,很多都存在着局部渗流破坏问题。在进行坝体补强加固前,应将库区的水文地质资料和大坝安全监测的结果结合起来,进行综合分析,找到坝体或坝基出现渗流问题的根源,再采取行之有效的补救措施。参考文献： 1安元,唐雷彬.基于数值模拟的土石坝渗流计算及防渗措施分析J/OL.水利规划与设计,2018(03):91-932018-04-092万大红,高贵全,张凯.病险土石坝渗流预测J.水利科技与经济,2017,23(11):55-57.3魏晶晶,李连侠,廖华胜,刘德伟,李秋林.格子玻尔兹曼方法在土石坝渗流计算中的应用J.中国农村水利水电,2017(10):98-103.4曹克明,黄维.土石坝渗流控制讨论J.水电与抽水蓄能,2017,3(04):6-11.5廖井霞. 基于事件树和贝叶斯网络法的土石坝风险评价研究D.中国水利水电科学研究院,2013.6曹学兴. 深厚覆盖层地基高土质心墙堆石坝抗震安全性研究D.武汉大学,2013.7梁海安. 土石坝震害预测及快速评估方法研究D.中国地震局工程力学研究所,2012.8刘杰,谢定松.我国土石坝渗流控制理论发展现状J.岩土工程学报,2011,33(05):714-