土石围堰中混凝土防渗墙设计方案的数值优化

土石围堰中防渗墙的结构对坝基渗流量及坝体稳定性具有重要的影响,因此优化防渗墙的尺寸十分有必要。本文以珠江流域某水利枢纽工程施工中的土石围堰为例,采用有限元法,对防渗墙的厚度和嵌入弱风化层基岩的深度进行了优化研究,分别模拟了有防渗墙和无防渗墙两种情况下围堰的防渗效果,共设计了33种计算方案。将坝基单宽渗流量、防渗墙后作用水头、防渗墙底部和坝脚溢出点的水力比降分别与其允许值进行了对比分析,提出了防渗墙的优化尺寸。研究结果表明：防渗墙厚度的变化对防渗效果影响较小;增大防渗墙的入岩深度,可以有效控制本围堰工程的单宽渗流量和防渗墙后作用水头;防渗墙底部水力比降的变化与防渗墙入岩深度有关,当入岩深度在0~8 m时,水力比降随入岩深度的增大而减小并呈先快后慢的趋势,当入岩深度在8~12 m时,水力比降随入岩深度的增大而增大,超过10 m时水力比降骤增。考虑经济因素和施工的方便性,满足防渗设计要求的防渗墙最优设计参数为厚度0.8 m、嵌入弱风化层基岩深度2 m。     

深筒式消力井水力特性试验研究

结合一个深筒式消力井工程的水力学模型试验,说明在高水头、小流量条件下,当水流从管道水流转换为明渠水流时,深筒式消力井是一种合理、可行的消能措施.深筒式消力井能承受输水管道很高的水头,与消力井进水管上安装有控制阀门密切相关.结合理论分析说明,输水管道的压力水头大部分耗散或损失在阀门处,阀门是消力井工程的关键部位,其开度应随压力水头的变化而变化;试验表明消力井出水管出口处的流速呈外弯大、内弯小的流速分布.     

高渗压小水力梯度岩石渗透性测试

对低渗透岩石的渗透性测试一般采用瞬时压力脉冲法,但该方法不能真实模拟野外高孔隙水压力、小水力梯度的现场实际条件,而且试验存在较大误差。为此开发研制了一套新型高压渗透仪,在渗透出水端安装了管路过滤器、调速阀两种器械元件,可手动任意调控流量大小,而流量大小采用精确测量渗出水体积变化量表示。试验只要保证进水端水压不变,当调控的水流量与试样的渗流量达到平衡时,则会在出水端形成一个稳定的水压值。该套试验设备不但可对圆柱体试样进行渗透性、力学特性测试,而且还可以对方柱体试样进行渗透性测试,实现了对岩石实际所处应力、高孔隙水压力环境的真实模拟。实测检验理论技术可行,达到了满意的试验效果。     

基于饱和-非饱和渗流理论的基坑防渗措施分析

应用饱和-非饱和渗流理论,对某临河基坑进行了渗流计算,评价了基坑的渗透稳定性,并确定了基坑的最佳防渗措施及相应的参数。计算结果表明：无防渗措施时,基坑坡面土体在渗透压力作用下是不稳定的,必须采取防渗措施。从便于施工的角度考虑,采用钢板桩防渗,其位置定在距基坑右边坡6.0 m处。钢板桩长度对渗流场影响显著,钢板桩应穿过粉砂层,这样才能起到较好的防渗效果,有利于基坑边坡的稳定;同时也不宜太长,太长不仅浪费材料,效果也不会更好,最佳长度应为15.4 m。     

井灌区低压暗管工程建设中的几个问题

低压管道输水工程是一项新的节水灌溉技术。它具有节水、节能、省地、省工、运用管理方便等特点。因此,在北方水资源短缺的地区,推广应用有一定的实际意义。1 经济管径的选择低压管道输水灌溉系统中,管经选择至关重要。当流量一定时,管径小,则工程投资虽少,但管内流速大,沿程水头损失大,相应运行费也大;相反,管径大,工程投资亦大,但管内流速沿程水头损失、年运行费用等都相应减小,因此经济管径的选择应本着管道工程投资与运行费之和最小的原则进     

考虑水泥土桩增强作用的灌注桩水平承载性能现场试验研究

结合淤泥土地基中的三洋港挡潮闸工程,研究水泥土桩增强灌注桩水平承载特性的效果,在现场进行水平静载荷试验。试验时,为量测钢筋应力,在钻孔形成灌注桩时将钢筋计焊接在钢筋笼的不同高程,测得在施加水平荷载时桩身的应力分布情况,从而得到弯矩的分布;将土压力盒埋入桩侧土体中,测试在水平荷载下桩周土体的土压力分布规律。试验结果表明,打设水泥土桩能够控制灌注桩水平位移的发展,并能提高灌注桩水平承载能力;灌注桩桩身弯矩值和桩周土体的土压力的分布情况都呈现先增加后减小的变化规律,并且都主要集中在上部桩体和土体中,其最大值约为泥面以下3 m左右的位置;水泥土桩的打设能够有效地减小桩身弯矩值,并且可以减弱底部反弯矩的出现;打设有水泥土桩的灌注桩桩周土体能够提供更大的土压力。另外,灌注桩的水平承载力受上部土体的影响较大,即提高上部土体的物理力学性质可以有效增大灌注桩水平承载力。     

稳定渗流条件下挡土结构水、土压力分布探讨

在暴雨造成地下水位比较浅的情况下,由于墙前后水头差引起的渗流常常使挡土结构发生破坏。本文选取了稳定渗流条件下,分别采用土-水整体作为隔离体以及土骨架作为隔离体进行分析,归纳总结了不同水位以及不同类型的土体土、水压力计算,进而探讨挡土结构两侧土、水压力分布规律。当墙前后以及基底土为均质的粘性土时,对于板桩等悬臂式挡土结构,由于底部宽度远小于长度,故可将底部段造成的水头损失忽略。此时,当水头差足够大,渗流作用造成土体发生流土时,板桩一侧向上渗流范围内对挡土结构无被动土压力,另一侧向下渗流范围内对挡土结构的主动土压力增大为静水工况时主动土压力的2倍。当墙前地下水位平基底,基底为透水地基,墙后为均质粘性土时,挡土构件侧面、底部所受的水压力均为0。     

煤层气井牛顿流体压裂压力损失预测模型

为准确预测牛顿流体连续管压裂作业时沿程管柱内的压力损失,根据我国煤层气井压裂所采用压裂液的特点,运用流体力学理论与方法,建立了基于牛顿流体流变学基本特征的混砂液在连续油管内流动过程中的压力损失预测模型;对不同施工排量、砂比、连续管径和入井长度比等参数对管内压力损失的影响规律进行了分析。提出: a .牛顿流体在管内流动压力损失的主控因素为流体与管壁的摩擦,因此,降低牛顿流体管内压力损失的有效途径是合理选择连续油管直径与优化施工排量; b .为降低管内摩擦压力损失,应参考入井长度比值等参数,合理优选连续油管长度; c .在满足连续管工作压力和保证携砂液性能的前提下,牛顿流体压裂时应尽可能采用大管径、大排量、中砂比施工。      

滑动测微计技术在桩侧阻力测试中的应用与研究

阐述了滑动测微技术的基本原理与特点 ,并通过工程实例 ,说明了在考虑桩身混凝土应力应变的非线性问题和桩身横截面变化等因素下 ,滑动测微技术可使桩身侧阻力的测试结果更为精确 ,并讨论了桩身混凝土非均质问题的解决途径     

半无限含水层中带衬砌隧洞渗流解析研究

现有关于半无限含水层中隧洞渗流的解析解不能考虑衬砌部分排水的特性。假定土体和衬砌均为饱和均匀连续介质,采用土体与衬砌分算;利用复变函数解决孔口问题基本方法,对土体采用共形映射坐标变换,将土体中的渗流方程转换为与衬砌部分类似的二维Laplace方程圆环域的Dirichlet问题;通过Fourier解法,根据边界条件并利用流量连续条件,求得半无限空间中带衬砌隧洞渗流量和衬砌周边水头解析解答。分析了径深比、土体与衬砌渗透系数相对值、内壁水压力等因素对渗流量和衬砌周边水头的影响,并与数值算例进行了比较。结果表明,对浅埋隧洞该解析解仍具有较好的精度,是简便、实用的计算方法。     

混凝土灌注桩桩头渗水的处理及预防措施

混凝土灌注桩桩头渗水对桩体混凝土受力和基底防水产生影响,对混凝土结构中的钢筋造成腐蚀。结合工程实例,对桩头渗水产生的原因进行分析,主要有操作经验不足、责任心不强,灌注器具不合格,混凝土质量指标不符合要求,灌注接近结束时拔管速度过快、灌注终了超灌高度测量不准,基土含水量高、水压大等;出现桩头渗水可采用人工剔除或注浆封堵处理;介绍了预防措施,包括加强作业人员培训,强化灌注器具检查,严控混凝土质量,重点监管终灌时的状态,做好基坑内降水工作等。     

城市隧道动、静水头作用下的渗流模型试验

依托毗邻深圳水库的深圳东部过境高速公路连接线工程,研制了以控制渗透系数为核心的围岩-支护体系新型相似材料,利用自制渗流模型试验系统,研究不同高度的动、静作用水头对水压力、排水量及渗流场的影响。试验表明：地下水位较高时,注浆圈内壁经历块状润湿、浸润线状态、完全湿润、拱腰以上挂满水珠、间断性水流线等过程,而随着作用水头的降低,渗流速度减慢,渗流时间大幅增加;随着静水头高度降低,各特征点水压力呈近似线性下降,且作用水头越小,相同位置二衬和注浆圈背后的水压力值更加接近,而隧道排水量测试的离散性也越小;动水头作用下,水压力随时间变化有明显的滞后性,其时间效应不利于结构稳定,而动水头下降过程中浅埋处更易受到影响,需加强隧道顶部的承载及抗渗设计,隧道排水量值随动水头下降呈减小的趋势,且降低相同水位差所需的时间越长。     

考虑渗流条件下开挖面失稳离心试验研究

当土压平衡盾构穿越高水位地层（如穿越江河）时,地下水与土舱之间的高水压差会产生过大的渗透力,导致开挖面失稳。为了研究渗流条件下开挖面失稳问题,开发了一套隧道离心模型试验装置,主要包括刚性模型箱、模型盾构、开挖面伺服加载系统、水位控制系统、储水箱。针对饱和砂质粉土地层,开展了一系列不同水位高度的稳态渗流开挖面失稳模型试验。结果显示,开挖面失稳过程中随着开挖面位移的增加,有效支护压力迅速下降;在达到最小值 之后缓慢回升并趋于稳定;极限有效支护压力 与水头压力 呈线性关系。     

云南压实黏土层对油类污染物的防渗性能实验研究

目前在压实黏土层(CCL)应用于油类污染物的防渗工程设计中,以水在CCL中的渗透系数低于10-7 cm/s为依据,该依据可能存在偏颇。文中以0#柴油和93#汽油作为典型油类污染物,在云南CCL中进行油相水相交替渗流实验。结果表明：(1)不同渗透压力下,水在云南CCL中的渗透系数为(0.41~2.52)×10-8 cm/s,云南黏土压实后可作为天然防渗衬层。(2)0#柴油和93#汽油穿透饱水的云南CCL时,存在临界水力梯度,分别为0.05和0.02 MPa;一旦突破临界水力梯度,CCL的渗透性急剧增大,0#柴油和93#汽油在CCL中的渗透系数较水在CCL中的高出1~3个数量级。(3)水相驱替0#柴油和93#汽油的过程中,CCL的渗透系数为10-7～10-6 cm/s;被油浸透过的CCL不能继续作为防渗衬层使用。(4)针对油类污染物的CCL防渗工程设计,以水在CCL中的渗透系数低于1.0×10-7 cm/s为标准是不适用的,需要提高CCL防渗的设计等级。     

碎石土滑坡渗流系统特征及防治措施研究

碎石土滑坡由于内部含有大量的碎块石,容易形成架空结构,使其内部拥有独特的渗流系统。不同结构的碎石土形成的渗流通道不同,导致滑坡体的失稳情形也各不相同,因此,针对性的防治措施也难于制定。福建省安溪县岩山角落滑坡具有多元结构碎石土滑坡的特征。在对碎石土滑坡进行物探、钻探、水位监测等多重手段整体勘测的基础上,利用SketchUp软件进行建模分析,获取了多元结构碎石土滑坡渗流系统与滑坡物质结构在空间上的关系,并对两类渗流系统的变形敏感性和降雨敏感性进行对比。结果显示,粗石状碎石土区域以集中渗流为主,假斑状碎石土区域以管网状渗流为主,前者对降雨的敏感性较后者高,而受渗流通道的整体强度和渗流稳定性的影响,前者对于滑坡变形的敏感性要低于后者。基于上述分析,确定采用抗滑桩和排水盲沟等工程措施进行治理,根据地下水监测数据和现场验证,治理效果良好,可供其他类似滑坡防治工程提供借鉴与参考。     

西南某机场高填方边坡滑塌机制分析与处理措施研究

西南某高填方机场土石方工程竣工后不久遭遇了持续半月的强降水,在一次突发暴雨后4h,边坡发生了滑塌。采用监测、检测、现场调查、原位试验、室内试验、数值模拟等手段进行综合分析。结果认为,该机场高填方边坡滑塌主要是采用含碎石黏性土填筑的土面区、边坡影响区,因强夯补强破坏了填筑体内原有的碎石排水层,造成了采用碎石填筑的道槽区入渗的降水不能及时排出而引发的高地下水压力、渗透变形、浸泡软化等共同作用所致。最后针对性地采取填筑体顶面薄膜覆盖,坡面出水点网装级配碎石反滤和引流、滑塌坡面袋装碎石回填的应急处理措施,以及填筑体顶面黏性土回填、坡面碎石换填、仰斜管排水的永久处理方法,有效地控制了边坡的进一步变形、滑塌,取得了良好的灾害治理效果。     

恒定渗流作用下泥石流起动过程冲刷试验分析

渗流是泥石流水动力条件主要来源之一,不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力,从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验,利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力,并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象,以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°,调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s,分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明,在恒定渗流流量作用下,堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因;随着渗流流量增加,流速迅速上升,土体内孔隙水压力逐步增大,骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用,堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。     

强渗漏与坚硬岩层组合条件下旋挖钻机施工工法研究

通过对强渗漏与坚硬岩层组合条件下桩基工程旋挖钻机施工技术的探索,总结出高压旋喷防渗漏与旋挖钻机牙轮筒钻和截齿取心筒钻交叉钻进入岩联合成孔施工工法,并在工程中成功应用。在处理大直径入坚硬岩层钻孔灌注桩方面效果明显,技术先进,有明显的社会效益和经济效益。     

对滑坡防治工程相关规范中渗流问题的研究

渗流对滑坡稳定性至关重要,在松散堆积层滑坡稳定性评价中如何正确反映渗透力的作用是岩土工程界近年来讨论的热点。目前涉及滑坡防治工程的有关国家规范已经考虑渗流的影响,但在渗透力的重复计算上存在突出的问题,一些重要的概念和原理亟待从源头上进行澄清。文中以流体力学的基本理论为依据,从渗透力概念定义的微观源头上,证明了渗透力是一种等效力。在非压缩流体条件下,无论稳定流还是非稳定渗流,渗透力与浮力的共同作用效果与周边孔隙水压力是完全等效的。针对滑坡渗流模型,从宏观上再次证明了上述等效性原理,且表明在流网比较简单的条件下,采用渗透力计算比较简便,论证了更为严格的条件下条分法的下滑力中应考虑渗透力和浮力的影响。在此基础上,对现有规范的稳定性评价和滑坡推力计算方法进行了修正,定性和定量地评价了现行规范评价方法的偏差对滑坡设计推力和工程造价影响的程度。实际算例表明,现行规范的设计推力偏大5 %以内,主体工程造价偏大幅度基本与此相当,并略低。