雅砻江下游梯级水库生态友好型优化调度

根据雅砻江下游梯级水库水电站的布置和河道生态环境要求,分别设置了两个流量控制断面:锦屏二级电站引水闸址下减水河段、二滩电站坝址下游河段.针对这两个控制断面河道流量的要求,提出了25组生态流量控泄方案,建立了以梯级水电站群发电量最大为目标的长期优化调度模型,并采用动态规划法进行求解,获得各个方案下梯级水电站群多年平均发电量及水库调度出流过程.比较分析了减水河段生态流量及二滩水库泄流控制方案对发电量的影响,定义并计算了生态需水电能损失指标.对梯级水库调度出流过程进行了初步评价.结果表明:二滩水库出流维持天然径流模式,将限制水库调节能力和减少梯级电站发电效益.     

河北省兴隆县北部岩溶储水结构特征及供水服务能力分析

河北省承德市兴隆县北部地区赋存丰富的岩溶水资源,该岩熔水为当地居民生产生活用水的主要来源.在1:5万水文地质调查研究中,以岩溶水为主要研究对象,查明了区内基础水文地质条件;对岩溶含水岩组进行了划分,查明了区域岩溶储水结构特征,将研究区划分为滦河流域下游柳河流域主要储水结构及滦河流域下游柴白河流域主要储水结构.在研究区实施探采结合孔3眼,施工配套观测孔3眼,对探采结合孔供水服务能力进行分析评估,可为该地区岩溶地下水资源的合理开发利用提供科学依据.     

红寺坝水库泄洪排沙洞设计浅析

红寺坝水库泥沙淤积已严重影响水库滞洪和正常效益的发挥,通过增设排沙洞排沙减淤,解决水库的长期淤积问题。排沙洞设计的关键在于合理确定排沙洞的泄流规模、进口高程。在水工模型实验的基础上,对设计泄流规模、进口高程,尤其是进口贯通式旋涡的处理措施、消力池布置优化等方面,通过水工模型试验,对排沙洞泄洪流量规模、进口高程、进水口形式、出口消力池防冲能力以及洞身结构进行了优化设计,达到了预期的设计效果。     

小龙潭水库坝址尾水水位流量关系分析

小龙潭水库坝址的尾水受小龙潭下游伏流的影响,伏流消水洞的排泄能力较差,洪水常形成壅水,不能按常规曼宁公式进行计算坝址尾水的水位与流量关系,根据伏流消水洞的泄流能力按"水库调洪"方法计算绘制小龙潭水库坝址建库后水位流量曲线,确定坝址尾水水位流量关系。结果表明:下游伏流消水洞泄量较小,水库施工期间可能受下河石渣影响。因此,施工过程中要密切注意施工弃渣和弃石,并即时对其进行清理,避免堵塞下游河道。并且下阶段应设立水位、流量监测站,积累资料,即时复核水位流量关系。     

沂沭河流域大型水库至下游控制站河道流量演算方案研究

本文对沂沭河流域大型水库至下游控制站的河道流量演算方案进行了系统研究.文中根据马斯京根分段连续流量演算法原理.依据实测库、河中高水资料,分析确定了大型水库至下游控制站之间河段的特征河长及稳定流传播时间关系,建立了由水库泄洪最大流量和中游河道站洪峰流量推求河段代表流量的计算公式.使用本方案,可快速准确地将上游大型水库的泄洪流量过程汇流演算至下游控制站,能够有效提高下游控制站的洪水作业预报精度.     

入海水系整治水情数值模拟方法

入海水系河道纵横交错，其水流同时受上游河道来水、下游出口潮汐顶托、水工建筑物调控等的综合影响，水文情势十分复杂。采用水文预报与数值模拟结合的方法，对上游各边界河道采用由瞬时单位线法推得的设计洪水过程作为入流条件，对入海边界根据潮位过程及水工建筑物调节规程确定出流边界条件，进行了来水与潮位不同遭遇多种工况下的水文水流预测模拟，为水系整治提供水情依据。     

斜交桥壅水试验研究与理论探讨

通过水工模型试验,对于采用圆形桥墩、河槽没有路堤压缩的情况进行了模拟,分析了斜交桥的最大壅水值随斜交角度、跨度、墩径、宽深比的变化趋势,揭示了斜交桥壅水值变化的内在规律,通过回归分析给出了斜交桥壅水高度修正系数的计算公式。基于斜交桥的水流特点及尾流扩散理论,考虑上游桥墩尾流对下游水流的干扰,下游桥墩的壅水对上游水流的影响,给出桥前壅水的计算公式。     

水库下游河道行洪能力调查与评价方法的探讨

水库下游河道行洪能力不仅涉及水库上游淹没和水库安全,对水库下游河道堤防、城镇和村落的安全造成的潜在危险也是最需要考虑的因素。本文论述了水库下游河道行洪能力调查的重要性、工作内容、调查方法和评价方法,可为我国其他水库下游河道的调查与评价提供参考。     

广西钦州盆地志留纪-中泥盆世等深流沉积及其大地构造意义

钦州盆地是中国东南部大地构造格架中的一个独特构造单元.本文研究了其中的志留系-中泥盆统连续沉积的巨厚的类复理石建造.这套沉积具有浊积和等深流沉积的双重特点.综合各项资料可认为:这是一套形成于陆隆处的受等深流改造的低密度浊积岩.它反映了被动大陆边缘的板块构造背景,与国内外古代和现代的等深流沉积均可进行对比.     

近30年黄河下游河道深泓线摆动特点

冲积河流深泓摆动具有复杂的时空变化特点,其摆动特点对于研究黄河下游河势变化及河床演变规律具有重要意义。以1986-2015年黄河下游91个淤积断面汛后实测地形资料为基础,计算下游断面及河段尺度的深泓摆动宽度及强度,分析近30年来黄河下游各河段的深泓摆动特点,并探讨游荡段深泓摆动强度的主要影响因素。结果表明:深泓摆动方向具有往复性,各断面深泓摆动宽度呈现上段大、中下段小的特点;小浪底水库运行后下游深泓摆动宽度大大降低,游荡段、过渡段和弯曲段年均深泓摆动宽度较水库运行前分别减小了47%、37%和41%;河床边界条件（滩槽高差、河床组成等）对游荡段深泓摆动强度有一定影响,但上游来水来沙条件是主要影响因素;建立了游荡段深泓摆动强度与该河段前4年平均水流冲刷强度的幂函数关系,并对经验公式进行了验证。     

高坝明流泄洪洞掺气减蚀三维数值模拟分析

高坝明流泄洪洞的掺气减蚀问题倍受关注。以溪洛渡水电站3#泄洪洞为研究对象,结合大比尺单体模型试验成果,应用分段计算方法对泄洪洞掺气减蚀问题进行了三维紊流数值模拟分析。结果表明:泄洪洞各道掺气坎布置合理且有稳定掺气空腔,掺气坎体型基本合理,明流段洞顶余幅足够。泄洪洞反弧段及末端一段区域水力特性复杂,应重点关注此部位的设计及施工问题。对于高流速、大梯度泄洪洞水力学问题,采用分段计算能提高计算速度。     

基于量测位移的隧洞围岩弹性抗力系数反演方法

在水工隧洞工程中,岩石弹性抗力系数K反映了岩石弹性抗力的大小,是设计环节中需要确定的一个极为重要的基础计算参数。水工隧洞工程中需用水压法试验测定弹性抗力系数,由于水压法测定抗力系数不仅耗时、费工、且试验工艺复杂。本文通过对比分析弹性状态下深埋圆形隧洞开挖支护与水压法试验力学效应关系,提出一种基于量测隧洞位移的围岩抗力系数的反演方法,该法可根据量测隧洞位移直接反演得到弹性抗力系数。结合北京市南水北调配套工程南干渠工程试验段工程实践,对浅埋水工隧洞位移进行监测,利用提出的反演方法,得到了隧洞围岩的弹性抗力系数。提出的反演方法为复杂水工隧洞不同围岩应力状态问题的弹性抗力系数反演提供参考和借鉴。     

桃子垭深埋特长隧道地应力预测及复核

深埋特长隧道工程的高地应力问题越来越受到重视,如何准确高效地确定工程区地应力状态,是目前关注的重点和难点。针对深埋特长隧道地应力状态的确定问题,我们提出了基于多源数据的初始原地应力方向综合确定和应力量值预测及复核的综合解决方案。通过勘察阶段有限钻孔的地应力测试,并结合区域多源地应力资料,可以综合确定地应力方向并利用修正的Sheorey模型预测隧道轴线地应力;针对预测结果,在隧道开挖施工过程中,进一步利用有限钻孔的水压致裂地应力测试检验预测结果并复核隧道应力状况。结果表明,桃子垭隧道水平最大主应力方向为N15°W~N40°W,实测三向应力关系为S_H≥S_v＞S_h;钻孔附近的应力预测值在区域实测应力量值变化范围内,隧道埋深最大处的水平最大、最小应力值分别达24 MPa和16 MPa;隧道施工过程中的4个钻孔应力量值复核结果显示,除了局部受到岩性变化、断裂破碎带等影响出现偏差,本文预测结果与实测应力量值基本一致。笔者发展的原地应力综合预测及复核方法,一方面可以快速有效地预测深埋特长隧道等线状工程的原地应力状态,有效降低初始勘察阶段地应力测试成本,另一方面,应力量值的复核保证了应力预测结果的可靠性,可以为隧道施工方案的及时变更及预算调整等提供有力依据和数据支撑。     

Tunnelling and Hydrogeological Issues: A Short Review of the Current State of the Art

Since the 1960s, there has been an increasing interest in the understanding of the hydraulic flow inside a hard rock mass, since water inflow into deep tunnels constitute a hazard, in addition to being an important factor in controlling the advancement of excavation. The characterisation of fluid flow through hard rock masses is still one of the most challenging problems faced by geologists and engineers. A rock mass is characterised by networks of discrete and ubiquitous discontinuities that strongly affect its hydraulic properties, but detailed knowledge of the discontinuity properties allows for the evaluation of the hydraulic flow in the rock mass affected by the excavation of a tunnel. A geostructural field survey is fundamental in order to correctly define the discontinuity types, settings and networks. Numerous approaches have been proposed to estimate the water inflow based on empirical relations supported by field experience and case studies, as well as analytical solutions. Often, however, these approaches are not easily applicable in standard practice and in complex scenarios. The most appropriate approach to characterising the hydraulic flow of the rock mass and to predicting in the most effective way the expected water inflow during the excavation of a tunnel is based on a detailed geological model and geostructural analysis as described in this paper.     

考虑剪胀角的节理化岩体隧道开挖进尺优化研究

合理进尺的选取是影响隧道开挖施工安全和效率的关键问题之一。以杨家坪隧道现场监测数据为根据,通过ABAQUS软件开展数值试算确定了最接近实际隧道围岩的剪胀角,建立了考虑剪胀角影响的Mohr-Coulomb模型的隧道开挖数值模型,并按1.5、2.0、2.5、3.0、3.5 m开挖进尺开展了计算,对开挖过程中隧道围岩的变形和力学响应规律进行了对比研究。结果显示,考虑剪胀角影响的数值模型计算结果的总体规律与实测结果一致性较好;有锚杆支护的情况下开挖进尺选择为3.0 m能较好地兼顾施工安全与效率,应注意控制距开挖面5.0 m范围内的拱顶变形。     

Numerical modelling of hydraulic decompression due to the excavation of tunnel and drifts at the Tournemire underground laboratory

The Tournemire underground laboratory is situated in a clay formation and consists of a disaffected railway tunnel and two perpendicular drifts. The paper presents modelling and 3D simulations of the hydraulic behaviour of the argillaceous formation around the works. Experimental measurements of porosity, permeability and specific storage coefficients allowed us to model the hydraulic properties of the shale. Numerical simulations are performed with the code CASTEM. Numerical results of hydraulic heads are compared to experimental measurements. Calculations show that the excavation of the tunnel and drifts has induced an hydraulic decompression of the indurated argillaceous formations. The zones of decompression are centred around the structures and extend depending on the values of hydraulic parameters such as permeability and specific storage selected in the model. Six years after the excavation of the drifts, the hydraulic steady state in the fractured zone is not yet reached.     

软土地层TBM开挖面支护压力计算模型及可视化

隧道掘进机（TBM）近年来在世界范围内得到了广泛应用,通常通过完全充满压力仓的泥土或泥浆来支护开挖面。但在较差的地层和水力条件下,开挖面失稳时有发生。事实上,TBM开挖面的支护压力的大小直接决定了施工安全及地表变形。基于所建立的开挖面支护压力计算模型,并考虑复合地层下土体分层带来的影响,通过计算机编程方法,建立了界面友好、使用便捷的开挖面支护压力可视化计算平台(TBM Studio);并结合阿拉斯加隧道、钱江隧道工程实例进行了不同模型结果的验证分析,给出了各模型计算结果的差异性;讨论了软土复合地层条件下,土体自稳性对开挖面稳定的影响,认为软土地层中定量确定有效支护压力和水头高度至关重要,研究为正确评价TBM开挖面稳定性提供了相应的计算模型。     

裂隙岩体渗透性影响因素的研究

采用UDEC离散单元法中关于裂隙岩体开挖模拟及水力全耦合分析模型,分析裂隙岩体洞室开挖后,因围岩应力与水力耦合作用导致裂隙隙宽变化及渗流变化的过程。为了更直观地了解耦合作用对裂隙岩体渗透特性的影响,以隧洞开挖为例,用开挖后隧洞内总涌水量来表征岩体的渗透特性。利用数值试验的方法,研究了块体边界大小、初始应力比、裂隙隙宽和裂隙夹角对开挖后隧洞内涌水量变化的影响,进而可以看出它们对裂隙岩体渗透性的影响。并得出如下结论：随着块体尺寸和初始应力比的增大,隧洞内总涌水量减少;随初始隙宽的增大涌水量增加并当达到某一固定值时保持不变;隧洞涌水量在θ2/θ1=3.5,其中θ1=30°,即两组节理的夹角为75°处达到最大。     

Time-dependent ground movements induced by shield tunneling in soft clay: a parametric study

In this work, the effects of coupled hydromechanical (consolidation) processes associated with shield tunneling excavation in soft clays are investigated with particular attention to the prediction of ground movements at the ground surface. A series of 2d FE analyses have been carried out in parametric form in order to investigate the effects of tunnel excavation velocity relative to the soil consolidation rate and the hydraulic boundary conditions at the tunnel boundary. The shield advancement process has been simulated with a simplified procedure incorporating both volume loss and ovalization of the tunnel section. In order to investigate the relative importance of soil consolidation during the excavation process, different characteristic times for the tunnel face advancement and for the consolidation process around the tunnel have been considered, for the two limiting conditions of fully permeable liner and impervious liner. The potential damage induced by the tunnel excavation on existing structures, based on computed ground surface distortions and horizontal deformations, has been found to vary significantly with time during the consolidation process. The results of the simulations allowed to obtain useful information on the minimum tunnel face advancement speed for which the assumption of fully undrained conditions for the soil during the excavations is acceptable, as well as on the speed range for which solving the fully coupled hydromechanical problem is necessary.     

引水隧洞下穿铁路隧道近接施工振动影响研究

结合云南省盐津县白水江三级电站引水隧洞下穿内-昆铁路手扒岩隧道的工程实际,采用数值模拟计算及现场测试对既有铁路隧道受下穿引水隧洞施工产生的振动影响进行研究。结果表明,经验公式的计算结果作为预测及警示是偏于安 全、可行的,数值模拟分析结果比经验公式更接近工程实际;引水隧洞的掌子面距铁路隧道前后4D（D为引水隧洞开挖洞径）范围内施工时,需对铁路隧道交叉点处的振动速度进行监测,重点是竖直方向的振动速度;引水隧洞在铁路隧道正下方爆破施工时,爆破施工所采用的最大段装药量不得大于2.5 kg,以满足振动速度控制标准;施工过程中进行的爆破振动监测并根据监测结果及时调整爆破参数,是此类地下近接工程成功修建的有力保障。