蚁巢系统对土石坝渗流场及稳定性的影响分析OA

具有复杂空间结构和多样形态特征的蚁巢系统在库水位上升状况下可能发挥集水输水作用,进而引发渗流管涌现象,对土石坝的安全运行产生严重威胁。为此,以某土石坝典型横断面为基础,建立含有蚁巢系统的土石坝数值仿真模型,分析无蚁巢式、无蚁道式、未穿坝式、直通式、虹吸式、串联式及组合式等蚁巢结构型式对其渗流场分布的影响状况,以及蚁巢几何参数(直径、埋深、坡距)和因蚁巢系统引发的土体流失对坝体稳定性的影响状况。结果表明,蚁巢结构型式会显著改变坝体的渗流特性。与无蚁巢工况相比,直通式和组合式蚁巢结构致使局部渗流速度增幅超过90倍,组合式蚁巢结构上游区域孔隙水压力最大降幅为5.38%,下游区域最大增幅为9.73%。随着蚁巢直径的增大,蚁巢系统影响范围内孔隙水压力呈现降低趋势。库水位上升、蚁巢直径增大均会导致塑性区向蚁巢区域及其上部土体扩展。蚁巢系统引发的土体流失致使土石坝的安全系数逐渐降低,且坝体土体强度越低,安全系数降幅越大。