大型水电站水文站滑坡蓄水后的稳定性三维数值模拟研究

以某水电站ⅰ号滑坡为研究对象,在基本掌握该滑坡自然地质环境条件及滑坡基本特征的基础上,分析了滑坡的成因机制,并采用有限元强度折减法和刚体极限平衡法评价了各种工况下滑坡的稳定性。结果表明：该滑坡在天然条件下处于稳定状态;电站蓄水后,滑坡的稳定系数明显降低,在暴雨和地震工况下,该滑坡均处于不稳定状态。

茨哈峡水电站ⅳ#滑坡位于下坝址左岸,给下坝址的选择及工程布置带来严重影响。通过阐述滑坡区地质背景及滑坡工程地质特征,分析了滑坡的形成机制,在对滑带土参数进行试验分析的基础上,评价了不同工况条件下滑坡的稳定性,并进行了滑坡因素的敏感性分析。结果表明,滑坡在天然条件下处于稳定状态,在其他条件下处于极限稳定或失稳状态,影响滑坡稳定的主要因素是摩擦系数,其次是内聚力的影响。

建立水电站进水前池内流动的k-ε紊流数值模型,采用vof方法,对高水头小流量引水式电站进水前池内流场进行了三维数值模拟。计算得出了冲击式水轮机在引用设计流量1.94m3/s时前池内水流流态,底板压力分布,及压力钢管进口流速分布以及在针阀突然关闭时,前池内水面涌高时水面线形状。数值计算结果结合常规理论分析可以为工程设计提供参考。

本文以某水电站滑坡为例,简述了场地地形地貌特征,对其极限平衡稳定性进行多种工况计算,提出了必要的支护措施。

干海子滑坡规模巨大,为近坝库段重点滑坡,滑坡稳定性对电站的安全和正常运营至关重要。通过地质宏观评价、变形监测、极限平衡计算等多种方法对其蓄水期间稳定性进行了复核。结果表明：目前滑坡整体基本稳定,但滑坡前缘部位处于临界滑动阶段,不稳定,存在随时滑塌的可能性,失稳形式应为蠕滑拉裂解体。

利用标准k-ε双方程湍流模型,采用vof法追踪自由水面,应用瞬态piso算法求解压力速度耦合的方法,采用结构化网格并在溢流坝顶进行网格加密,模拟计算了七孔溢洪道流场的三维水力特性,得到了设计工况的泄流能力、水面曲线、速度场。通过物理模型试验验证,两者结果吻合较好。

文章以某滑坡为研究对象，分析了该滑坡的稳定性，并借助于flac数值模拟软件，对其变形中的应力和应变进行了分析，研究结果表明该滑坡处于欠稳定状态，需水后变形加大，因此需要工程治理。

采用rngκ-ε紊流模型与vof方法对散粒体滑坡涌浪进行数值模拟；通过与已有文献的试验结果对比分析；发现数值模拟得到的滑坡体水下初始堆积形态与试验结果吻合较好；且波幅计算精度较高；基于此；建立了某山区河流型水电工程库区的三维模型；模拟了碎土石滑坡涌浪在库区内的生成与传播过程；并分析了涌浪的波幅和波速特征；研究结果表明；通过数值模拟获得的涌浪波幅和传播速度等参数；可以为大坝安全评估和滑坡涌浪灾害影响范围预测提供一定的科学依据；还可为通航河流航行船舶的避险范围提供参考；

论述了乌东德水电站道坡滑坡的地质特征及变形特征,利用geo-studio软件,建立了滑坡稳定性数值计算模型,分析了不同工况下库水升降作用对滑坡体稳定系数的影响规律,为库区滑坡的防治工作提供了依据。

麻日滑坡前缘发育3个次级滑体.根据河谷斜坡变形演化机制分析,利用数值模拟及刚体极限平衡计算分析其稳定性,研究结果表明,2#次级滑体发生失稳的可能性较大,但失稳方量小于最小堵江方量,堵江可能性小;另外,对3个次级滑体分别进行涌浪分析和计算,推测涌浪到达坝址的最大涌浪高度.

某水电站工程,采用adina软件对某水电站进行了三维有限元分析,建立了某水电站整体的三维有限元模型,分别对6种工况进行计算分析,得出不同工况下的位移场、应力场、塑性区分布以及边坡整体安全系数等。

红层岩体以其岩体结构的软硬相间及软弱夹层发育而在边坡稳定方面表现为\"易滑地层\"。瓦屋山水电站厂房区边坡为顺向坡,砂岩类岩石与黏土岩类岩石呈缓倾、互层状(倾角10°~20°)产出。构造与表生改造作用下,在这两类软硬相间的岩石界面上常形成分布较为连续的软弱夹层,这类岩体较易沿软弱夹层产生顺层滑动。地质历史时期,瓦屋山厂房区就是在这样的地质背景下,形成了多个古滑坡体,如颜湾和庙子岩古滑坡,它们在自然状态下已基本稳定。随后因风化剥蚀等作用,古滑坡体形态被改变或被来自后缘斜坡的坡残积层所掩埋,使其在勘察期间难以被发现。庙子岩滑坡即是这样一个被掩埋的古滑坡体坡,施工开挖过程中,由于切脚及降雨作用,使其重新滑动复活。本文以反复剪试验得到的滑动面抗剪参数,采用边坡稳定极限分析能量法(energymethodupperbaondlimitanalysis),简称emu法,对庙子岩古滑坡在各种工况下的稳定作了计算,并据其结果采取了相应的抗滑处理。本文可作为红层岩体地区该类型滑坡勘察和工程处理设计的参考。

为减免水电站下泄低温水对下游河段生态环境的影响,糯扎渡水电站进水口拟采用分层取水叠梁门方案。为较好地模拟进水口前库区复杂的地形边界,采用σ坐标系,建立了糯扎渡水电站进水口分层取水下泄水温的三维数值模型,数值模拟结果得到了物理模型试验结果的验证。在已知库区水库水温分布的条件下,对不同的叠梁门运行方式,数值模拟了典型水平年十二个月份的下泄水温。进水口叠梁门方案分层取水对提高下泄水温有较为明显的作用,下泄水温提高的幅度,不仅取决于叠梁门的高度,还取决于水库水温垂向分布。

一、前言研究对象位于正在建设中的黄河上游公伯峡水电站库区,地处青海省尖扎县上游约1.5km处,与县城隔河相望。滑体上有省级公路穿过,且滑体前缘剪出口大部分低于电站正常蓄水位。因此,若电站按正常工期于2004年下闸蓄水后,该滑坡的稳定性、变形破坏方式及可能产生的社会危害和影响已引起有关方面的高度重视,认识上也出现了一些不同

通过阐述茨哈峡水电站v号滑坡的地质背景及工程地质特征,分析了滑坡的形成机理,评价了各种工况下滑坡的稳定性。结果表明:该滑坡仅在天然条件下处于稳定状态,在其他条件下将处于极限稳定或失稳状态。对此,提出了滑坡整治方案,并对效果进行了评价。

滑坡发生于拟建的水文站坝址i勘探线下游约300m的左岸陡倾顺向坡(倾角85～87°)中。据平硐揭露,坡体主要由薄层(单层厚2～3cm)泥质板岩组成。岩层倾倒变形极为强烈,由硐口至硐底(220m)岩层均呈反倾坡内,且倾角随硐深增加呈明显增大趋势,即16～55°。沿硐不时可见因岩层弯曲而形成的楔形张裂缝(隙),倾倒变形的范围(平硐水平深度)达220m以上。洼里滑坡正是在上述的弯曲一拉裂变形基础上发展而成的大规模滑坡。即谷坡岩体在重力作用下,向临空方向作悬臂梁弯曲,并逐渐向坡内发展。弯曲的板梁之间互相错动并伴有拉裂,弯曲后缘出现拉裂缝。由于岩层薄而相对较软,其弯曲角度很大,在岩层最大弯曲部位出现与层面垂直的楔形拉裂缝(隙)。随着河谷强烈下切及江水对凹岸的冲刷,上述倾倒一拉裂变形则进一步加剧,一旦各层最大弯曲部位的缓倾坡外楔形拉裂隙(缝)相互贯通,形成统一的滑动面(带),就容易发生大规模的滑坡;通过用简化毕肖普法对该滑坡进行了稳定性计算,结果表明:只有在蓄水位达到1800m高程时或在此种情况下遇到ⅶ度地震,滑坡体有可能局部发生失稳。而在其它工程情况下,滑坡体处于稳定状态。

在水电站大坝计算中,坝基深层抗滑稳定问题是决定工程成败的决定因素之一,对水电站安全运行至关重要。针对某大型水电站典型坝段坝基岩体的正常蓄水位工况,采用强度折减方法进行抗滑稳定性分析。计算结果表明:以弹塑性计算不收敛为失稳判据得到的安全系数为2.70,以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据得到的安全系数为2.50;并且,坝踵与坝趾特征点位移计算值均指向下游方向,表明坝体有向下滑动的趋势。综合上述分析结果,该坝段在正常蓄水位工况下的整体安全系数应该为2.50左右,无法满足正常工况下3.0的安全度要求,必须对该坝段进行加固处理。

为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟。采用vof水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程。通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。

为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟。采用vof水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程。通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信。

为预测闸坝下游局部冲刷坑形态和发展,基于fluent动网格技术对当卡水电站下游局部冲刷进行了三维数值模拟.采用vof水-气界面追踪方法来处理闸坝下游冲刷坑内复杂的自由液面,将床面瞬时剪切应力作为泥沙起动及运输的水动力学条件,计算出不同方向上床底泥沙单宽体积输沙率,以此为基础得到河床高程坐标的瞬时变化;采用改进的泥沙起动临界剪切应力计算公式,有效地避免了床面坡度接近泥沙休止角时造成的输沙率数值计算的异常;采用弹簧光顺模型及局部网格重构模型实现了闸坝下游局部冲刷坑的三维演化过程.通过分析对比冲刷坑最终形态表明,数值模拟值与模型试验实测值吻合良好,说明数学模型计算准确,结果可信.

　李家峡水电站坝前滑坡在蓄水前后一直处于活动状态,其危害是剧滑形成的坝前涌浪对大坝安全带来影响.本文通过对电站坝前滑坡体的勘察及变形监测资料分析,对滑坡的复活和蠕变特性进行了探讨,采用sarma法对滑坡在水库蓄水前后的稳定性进行了计算和评价.认为:滑坡在水库运行期处于极限平衡和缓慢的蠕滑状态,整体失稳产生剧滑的可能性不大.这对李家峡工程后期处理和正常运行具有现实的指导意义.

采用k-ε紊流模型模拟某水电站2号孔板泄洪洞三维水流运动,模拟结果与原型试验数据基本一致。通过对数值模拟结果研究,获得了流速、压力和紊动能等水力要素的分布规律,三者均在孔板附近剧烈变化,详细地反映了孔板泄洪洞的消能特性。数值模拟结果表明,用k-ε紊流模型来研究孔板消能的水力特性是可行的,可以与物理模型并用,更为深入地研究内部机理和消能特点,并为孔板泄洪洞的应用提供可靠的参考依据。