土石坝的渗透场及渗透破坏研究

十五863子课题验收汇报土石坝的渗透场及土料渗透破坏研究陈群2013年12月25日四川大学水利水电学院成勘院报告十五863子课题验收汇报内容

研究背景

高土石坝的渗流场大型高压渗透仪和环状水平径向渗透仪

抗渗试验研究及结果

渗透破坏的细观数值模拟

结论和研究展望四川大学水利水电学院十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院研究背景砾石土心墙堆石坝的典型剖面堆石坝壳砾石土心墙堆石坝壳反滤层十五863子课题验收汇报水头高，应力状态复杂四川大学水利水电学院需要大尺寸的仪器开展研究研究背景高坝渗流安全对土石坝非常重要，尤其是对高土石坝掺砾粘土高坝需要模拟复杂应力、高水头、大尺寸的仪器坝体渗流场三维效应高山峡谷应力变形影响施工期非饱和问题三维非饱和耦合问题防渗料的抗渗性能离散元数值模拟十五863子课题验收汇报内容

研究背景

高土石坝的渗流场大型高压渗透仪和环状水平径向渗透仪

抗渗试验研究及结果

渗透破坏的细观数值模拟

结论和研究展望四川大学水利水电学院十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院水流在均质坝体中的流动过程坝料各向异性、不均匀及三维效应

(a)t=2天(b)t=4.5天

(c)t=6.5days(d)t=9days

(a)t=6.5天(b)t=9天十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院水流流动过程中均质坝轴线截面的孔隙水压力分布坝料各向异性、不均匀及三维效应

(a)t=2天(b)t=4.5天

(c)t=6.5days(d)t=9days

(a)t=6.5天(b)t=9天十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院各向异性坝体中水流的流动过程坝料各向异性、不均匀及三维效应

(a)t=3.25天(b)t=4.5天

(a)t=1天(b)t=2.25天

十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院坝体中存在透水夹层时水流的流动过程坝料各向异性、不均匀及三维效应

(a)t=0.04天(b)t=0.1天

(c)t=0.2天(d)t=0.4天十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院水流流动过程中均质坝轴线截面的孔隙水压力分布坝料各向异性、不均匀及三维效应

(a)t=0.04天(b)t=0.1天

(c)t=6.5days(d)t=9days

(a)t=0.2天(b)t=0.4天十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院概化的高土石坝计算剖面应力变形对渗流场的影响

(c)t=6.5days(d)t=9days十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院不同时刻坝体中的孔隙水压力分布应力变形对渗流场的影响

(c)t=6.5days(d)t=9days

(a)t=100天

(b)t=150天

(c)t=270天十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院上游坝壳A点的水力坡降随水位升高的变化过程应力变形对渗流场的影响

(c)t=6.5days(d)t=9days(a)坝料均质

(b)渗透性各向异性十五863子课题验收汇报高土石坝的渗流场四川大学水利水电学院心墙下游渗流出逸点C的水力坡降随水位升高的变化过程应力变形对渗流场的影响

(c)t=6.5days(d)t=9days(a)坝料均质

(b)渗透性各向异性十五863子课题验收汇报内容

研究背景

高土石坝的渗流场大型高压渗透仪和环状水平径向渗透仪

抗渗试验研究及结果

渗透破坏的细观数值模拟

结论和研究展望四川大学水利水电学院十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院仪器的全景照片十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院仪器的构成(1)长方体试样箱(2)水压力系统(3)水平和竖向加荷系统(4)控制和数据采集系统(2)供水箱回水管变频泵频率显示

调节阀(3)压缩氮气瓶加压油缸油泵出水口入水口长方体试样箱(1)数据采集和显示控制柜(4)十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院试样箱和加压油缸顶板高强螺钉肋梁前侧墙孔压传感器油压表位移计十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院可移动盖板详图螺钉橡皮条螺钉钢条橡皮条螺孔钢条可移动盖板可移动盖板橡皮条十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院供水箱水压力系统可变调节阀调节阀回水管十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院竖向加压油缸双向加荷系统水平加压油缸油泵和邮箱十五863子课题验收汇报大型高压渗透仪四川大学水利水电学院双向加压系统可实现的应力和应变状态双向约束竖向约束水平加荷双向加荷约束竖向加荷水平约束双向约束水平加荷，竖向约束水平约束，竖向加荷双向加荷防渗料填筑试样箱的分隔十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院大型高压渗透试验试验安装反滤料的填筑十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院大型高压渗透试验加荷土样安装后试样箱剖面图砾石土反滤料多孔板进水口多孔板出口水箱PhPvPv出水口可移动加压板加荷活塞加压油缸顶板试验后土样剖面十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院大型高压渗透试验拆样、观察并取样试验试验后反滤料的开挖剖面及取样十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院大型高压渗透试验拆样后取样进行试验十五863子课题验收汇报环状径向水平渗透仪四川大学水利水电学院仪器的全景照片十五863子课题验收汇报环状径向水平渗透仪四川大学水利水电学院环状径向渗透仪结构图十五863子课题验收汇报环状径向水平渗透试验四川大学水利水电学院装样过程图3-6装样过程照片十五863子课题验收汇报内容

研究背景

高土石坝的渗流场大型高压渗透仪和环状水平径向渗透仪

抗渗试验研究及结果

渗透破坏的细观数值模拟

结论和研究展望四川大学水利水电学院十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验土料砾石土防渗料的级配曲线十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验土料反滤料的级配曲线十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验方案试验方案试验分组砾石含量P5(%)防渗料干密度(g/cm3)级配曲线反滤料干密度(g/cm3)I552.084平均线2.0502.075452.054II502.075下包线2.0下包外延线1下包外延线2III502.075平均线2.01.91.8十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果不同水平应变下渗透系数随水力坡降的变化曲线εh=0εh=0.024εh=0.036CAB渗透系数(cm/s)水力坡降十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果不同竖向应变下渗透系数随水力坡降的变化曲线CABεv=0εv=0.012εv=0.029渗透系数(cm/s)水力坡降十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果试样不同位置的孔隙水压力Interface孔隙压力(kPa)孔隙传感器编号十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果渗透系数随防渗料的砾石含量

P5的变化十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果临界坡降随防渗料的砾石含量

P5的变化十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果临界坡降随反滤料密度的变化十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果临界坡降随反滤料控制粒径D15的变化十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果一维压缩时渗透系数与压力的关系十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果一维压缩时破坏坡降与压力的关系十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果水平压缩、竖向卸载时不同密度反滤料试样的破坏坡降随水平压力的变化十五863子课题验收汇报四川大学水利水电学院试验结果水平压缩、竖向卸载时不同级配反滤料试样的破坏坡降随水平压力的变化十五863子课题验收汇报内容

研究背景

高土石坝的渗流场大型高压渗透仪和环状水平径向渗透仪

抗渗试验研究及结果

渗透破坏的细观数值模拟

结论和研究展望四川大学水利水电学院十五863子课题验收汇报接触流失的离散元模拟四川大学水利水电学院反滤料的级配不同时防渗料颗粒的移动(2009)(a)(b)(c)(d)十五863子课题验收汇报接触流失的离散元模拟四川大学水利水电学院流失率

(%)防渗料颗粒的流失率与距离接触面的关系(2013)距接触面的距离(cm)十五863子课题验收汇报接触流失的离散元模拟四川大学水利水电学院流失率与时间的关系(2013)计算时间(s)流失率

(%)十五863子课题验收汇报接触流失的离散元模拟四川大学水利水电学院侵入深度与特征粒径比D15/d*85