非开挖穿河管道工程对堤基渗流稳定的影响评价

非开挖穿河管道工程在河流与堤基下的地层中形成一条隐蔽、弯曲的扰动带,为了评价该扰动带诱发渗透破坏的可能性,结合工程实例建立了相应的地下水流数值模拟模型。利用该模型,在极端不利的水文、气象条件下,计算地下水流场中最大水力坡度;依据临界水力梯度法,定量评价工程诱发渗透破坏的可能性。实例研究表明,最大水力坡度值随河水位上升而逐渐增大,但增速逐渐变缓;河道底部厚度不大但渗透系数很小的淤泥层,对最大水力坡度值的影响十分明显。     

近松散层采掘抗渗透破坏评价方法Ⅰ：临界水力坡度

抗渗透破坏评价是近松散含水层煤层开采溃水溃砂防控的重要基础工作,但至今尚未形成规范性方法和标准。松散层和风化带抗渗透破坏评价的关键是确定水力坡度和临界水力坡度。首先综述了流土和内部侵蚀发生的临界水力坡度确定方法,指出近松散层煤层采掘诱发溃水溃砂临界水力坡度与传统的临界水力坡度的不同特点。针对集中通道获得考虑临空面出口尺寸和岩土层物理力学性质的松散砂层、黏土层和基岩风化带的抗渗透破坏临界水力坡度的计算公式,采用试验结果验证,溃水溃砂临界水力坡度公式的适用性。通过单因素和多因素参数对临界水力坡度的敏感性分析结果表明,裂隙宽度是影响临界水力坡度大小的最重要因素,也表明在实际工程中通过控制采掘诱发的覆岩破坏是减少溃水溃砂灾害的关键措施。煤系风化带的临界水力坡度与其中黏土成分的含量、施加荷载大小有密切的关系,当黏土在风化岩石中占比(质量分数)为5%～40%时,其变化范围为2.9～67.2,给出了用高斯函数的拟合估算关系式和考虑上覆荷载的估算公式。研究结果将为近松散层开采溃水溃砂评价临界水力坡度计算提供参考。     

非开挖穿河工程对堤防稳定性影响评价

非开挖穿河工程对堤防稳定性的影响,主要是管道施工在地层中形成的扰动带对地下水渗流场的影响;依据工程实例,在考虑高洪水位以及洪水对河道冲刷等不利因素的条件下,建立地下水流数值模拟模型计算地下水流场中最大水力坡度,利用临界水力坡度法,结合有关规范推荐的安全系数,对工程诱发渗透破坏的可能性,进行定量分析。     

对水力梯度的理解及其应用分析

本文从对潜水水力坡度的理解入手，分析了影响水力梯度的因素，提出了在计算水力梯度时应注意的问题，并进行了应用分析。     

论桩基施工中流砂现象处理

地下水流动对土体产生渗透力；当渗透力大于土体的抗剪强度，土体破坏，也就是当施工造成地下水水力坡度超过砂层的临界水力坡度即产生流砂现象．运用水文地质工程地质学方面的原理其处理方法有两类：—是莫尔一库仑法：即c法和φ法；二是临界水力坡度法(Ic法)．     

煤矿过沟开采突水溃砂临界水力坡度计算及应用

为了研究浅埋煤矿综采工作面在过沟开采过程中发生突水溃砂灾害的临界条件,在松散含水层液化流动的临界水力坡度推算基础上,利用承压含水层单井非稳定流抽水模型导出了实际水力坡度求解公式,提出了突水溃砂灾害发生的临界判据。并利用临界水力坡度、实际水力坡度的计算方法及突水溃砂的判定方法对哈拉沟煤矿22404工作面过沟开采突水溃砂风险性进行了预测,结果表明:该工作面的实际水力坡度为3.595,实际水头高度大于12.64 m,均小于其临界水力坡度和临界水头高度,工作面具有突水溃砂的风险。根据计算结果,对该工作面上覆松散富水层在井下进行了预疏放水和注浆固砂处理,有效预防了突水溃砂灾害的发生,保障了工作面的生产安全。     

某水库坝基渗透稳定性研究

某拟建高为22 m的混凝土重力坝坐落于第四系冰水堆积层之上。在大坝上下游水头差的作用下,产生库水渗漏。库水的大量漏失,不但可能使大坝蓄水达不到设计高程而影响工程效益,而且,水流的渗透作用还会导致地基岩（土）体的恶化,产生渗透破坏,影响大坝本身的安全。在现场调查基础上,用数值模拟方法评价了该水库在库内设置175 m长铺盖条件下的渗漏问题,计算了水库的渗流量、大坝基底的水力坡度。因其量值较大,必须在渗流出口处采取反滤层等工程措施,给相关部门提供设计依据和决策参考。     

现代荆江江心洲沉积

江心洲与边滩和心滩的主要差别在于其表面植被发育和长期稳定。河道规模的水力强度决定了由上游江心洲向下游江心洲沉积物粒度的不断细化,砂坝规模的局部水流条件决定了江心洲表面上由粒度和岩石相类型所指示的微相具有分带性。江心洲上部层序主要是溢岸水流沉积的结果,但其厚度和分布范围却受江心洲大小的限制,与正常溢岸沉积具有不同的指相意义。江心洲的沉积过程形成(1)正常向下游加积(NDA),(2)汇流区向下游加积(DAC),(3)反向双侧积(CABB)和(4)向上加积(UA)等四个三维建筑结构主要素,由此构成了江心洲砂体的三维建筑结构。     

采煤冒裂带上覆松散土层渗透变形的模型试验研究

用具有不同尺寸的裂隙的混凝土预制块模拟采动裂缝岩体,以粘土、粉土、粗砂和砾砂为基本材料配制21种土样模拟松散层,采用改装的渗透仪,对采区上覆垮落带和裂缝带之上的这种松散层发生渗透变形破坏的类型和机理进行了研究,得出了水往裂隙带方向流动时松散层发生渗透变形破坏的临界水力坡度与土层粒度成分、物理力学性质和裂隙尺寸等的关系。试验表明,粘粒含量少的粉土、粗砂、砾砂较易发生水砂突涌;同一种土样发生渗透变形破坏时,裂缝宽度越大,临界水力坡度越小。试验还得出了突砂口张开程度与突砂量的关系。     

基于临界水力梯度和沉降双控制的基坑降水优化模型研究

以广州新白云国际机场第二高速公路北段明挖暗埋式隧道K9+298-K9+650段基坑降水工程为例,建立了研究区地下水渗流三维数值模型,基于原设计降水方案的基坑内渗透变形和周围地表沉降的计算结果与实际监测结果基本吻合,基坑内局部发生了渗透变形破坏。为了控制水力梯度以保证基坑内不发生渗透变形,保证基坑周围地表沉降不大于地表沉降报警值,满足基坑降水工程要求和安全,提出了构建基于临界水力梯度和沉降双控制的基坑降水优化模型。基于优化模型对基坑降水方案进行优化,通过计算分析,优化方案不仅控制了渗透变形的发生,而且不会对基坑周围地表造成沉降灾害,表明提出的优化模型的合理性和科学性,对类似工程具有很好的借鉴意义。     

潜水回水初始阶段的定性半定量分析及对水跃成因的解释

文章提出并采用水力坡度分析方法,对潜水回水初始阶段进行了定性-半定量分析,为了解潜水回水过程提供了新的视角。通过分析潜水回水初始时刻的水力坡度,河渠侧的界面被分为2段:河间潜水位之上的铅直段和之下的水平段。水平段上点的水力坡度最大且相等,方向为水平向右;铅直段上点的水力坡度方向趋于铅直向下,越向上水力坡度越小。经过微小时间段Δt后,水力坡度均相应变小,铅直段相邻点间地下水运动发生冲突,水力坡度方向由趋于铅直向下向右偏转。将水力坡度分析方法用于分析潜水井流的过程和特征,水跃的成因可解释为:在相同水力坡度和过水断面面积下,井内大空间水流速度远大于孔隙中的潜水流速度,井内水位急速下降,从而形成水跃;水跃越大,进入井内的流量就越大。     

均匀连续渗透流场中的“达西悖论”

渗透系数是由达西试验所得的渗透流量与过水断面面积和水力坡度(水头差与渗透距离的比值)的乘积之间的比例常数,由此得出的达西定律确定:渗透流速与水力坡度成线性正比关系,其比值即渗透系数。人们普遍认为,在均质各向同性介质中,地下水的渗透系数应该是处处相等的。沙槽中充满同样的沙,其渗透系数应该是处处相等的。但是利用同样的沙构成的沙槽模拟水流的试验结果却并非如此,而是出现了处处不等的局面。即在均匀渗透流场(均值各向同性)中,渗透速度与水头差及渗透距离之间的关系,并非像达西定律描述的那样是固定不变的。本文即对此展开讨论,认为地下水流系统理论与达西定律之间应该存在某种尚不确定的关系,值得探讨。     

板桥河左岸堤防渗透破坏风险分析

以板桥河左岸堤防加固工程为背景,提出了一条基于确定性渗流有限元进行堤防渗透破坏风险分析的途径,并对板桥河堤防渗透破坏风险进行了分析研究,根据分析结果对堤防渗透稳定性进行了评价。所采用研究方法发挥了有限元的优点,能够模拟堤防场地土层实际分布情况,较准确地计算洪水位下运行堤防背水面水力坡降。根据“端点组合-单调性法”理论和“3?”法则,通过1995年堤防典型破圩实例建立起整个堤防的抗渗临界水力坡降、渗透破坏风险率的临界值以及堤防汛期防渗的警戒水位,对整个板桥河堤防渗透稳定性评价工作具有非常重要的意义,其分析方法以及研究思路可供同类堤防工程的渗透稳定性评价工作借鉴。     

介绍一种水力坡度计算新方法

水力坡度值计算在水文地质计算中占有相当重要的位置,目前多采用的是传统的计算方法,即齐姆三角形图解法。由于图解法的基础是“图解”,而实际作图求解的过程往往是在小比例尺的图上,其求解精度与制图精度有直接的关系,尤其是水力坡度值多为1％或1‰的小数,则其精度对定量计     

井抽水地下水直线运动规律探讨

与法国达西同时期的水力学者裘布依于1857年把达西德渗透定律应用到天然含水层中。得到了著名的裘布依微分方程。然而,它只能局限于某种特定的条件下去解释地下水运动规律。这个理论方程式无法处理和解释地下水在天然水力坡度的作用下,进入抽水井降落漏斗影响范围内的天然径流量这个客观事实,其计算结果可信度低。本文提出了渗透系数一种新的计算方法。渗透系数等于井管抽水单位涌水量除以所利用含水层厚度。     

基于三维渗流模拟的坝基渗漏和渗透稳定分析——以哇沿水库为例

水库坝基渗漏不但损失水库蓄水量,更重要的会引起大坝渗透变形失去稳定。应用三维地下水流数值模拟计算坝基渗漏量和分析渗透稳定,较好地解决了周边与底面边界的不规则问题和垂向上地层的非均质问题,提高了计算精度。以青海省哇沿水库为例,在充分分析水库坝基水文地质条件的基础上,建立了坝基渗漏三维地下水流数值模型,模拟了设置不同深度防渗墙时的渗漏量和坝后出溢段水力坡度。评价了大坝的渗透稳定性,为防止哇沿水库发生渗透变形,设置防渗墙深度应大于50m。当防渗墙深度为50m时,水库渗漏量为12 012m~3/d。     

上海深部硬土渗透特性试验研究

上海深部硬土层的沉降显著滞后于水位变化, 本文通过一系列渗透试验进行了相关问题的研究, 包括初始水力坡度, 结核对渗透性的影响, 压力对渗透性的作用, 以及孔隙比与渗透系数之间规律的研究。结果表明硬土的渗透速率与水力坡度之间符合良好的线性关系, 满足达西定律; 大量的致密结核对渗透性影响微弱; 应力增加导致渗透性降低, 渗透系数与孔隙比呈指数规律变化。基于试验成果评价了1989～2007年天然硬土的渗透性变化, 此期间硬土层边界水位下降了近30m, 硬土层的沉降造成了该层渗透性的降低, 但土层的平均渗透系数改变不大。     

黄河上游某滑坡坝渗透稳定性评价

为了对黄河上游某滑坡坝的渗透稳定性进行较深入研究，作者首先通过试验资料确定了坝体与湖底纹泥渗透稳定的可能破坏形式、临界水力坡降和允许水力坡降，在此基础上应用数值模拟方法(Modflow程序)对滑坡坝在正常湖水位与极限湖水位两种工况进行了渗透稳定性评价。具体评价方法为，在每种工况下先评价计算范围内最大水力坡降方向每一格点(计算剖分网格)的渗透稳定性，进而评价整个坝体的渗透稳定性。研究结果表明，在正常湖水位与极限湖水位两种工况下，坝体均不会出现渗透稳定性问题，在极限湖水位下，坝体的渗漏量变化不大(由2775m^3／d增加为3138m^3／d)。说明在漫长的历史过程中，堰塞湖已形成了很好的防渗铺盖，当水位高于溢洪道时，湖水主要通过溢洪道向外排泄。研究结果为下游某大型水电站的设计、施工与安全运营提供了理论依据。     

怀洪新河对两岸地下水补排规律分析

河流与两岸地下水的补排关系,取决于河水位与地下水位的对比.土壤质地决定土壤渗透性能,在土质确定情况下,补给与排泄量与垂直水流的过水面积及水力坡度有关;过水面积取决于河道自身与蓄水特性;水力坡度则与河流控制运用情况、来水用水情况、河岸地面高程及地下水开发利用等情况有关.抬高河道蓄水位能够增加河道对地下水的补给,降低地下水的排泄,有利于区域水资源的开发利用.     

水力坡度在层间氧化带砂岩型铀矿区域预测中的意义

本文根据地下水水动力参数之一──水力坡度所反映出的地下水动力特征和地下水径流强度以及对层间氧化带发育的影响，试图找出适合于层间氧化带发育的水力坡度范围，从而达到利用这一地下水水动力参数指导层间氧化带砂岩型铀矿区域预测工作的目的。