西藏山南地区水库松散坝基渗透变形试验及机理研究

对选自西藏山南地区高山宽谷河流区松散坝基土体进行室内渗透变形试验研究,设置不同级配定水头高度及相同级配变水头高度的3组对比试验方案。分析试验中水力梯度及渗透系数的变化情况,将松散坝基渗透试验过程分为颗粒调整、渗流稳定、渗流变化三个阶段。根据试验现象,结合以往渗透变形模式研究,将渗透变形划分为三类:渗透压密、渗透破坏及渗透淤堵。结合渗透变形的力学特征,对这三类渗透变形机理进行分析,并对单个土颗粒受力分析,得出在渗透压密、渗透破坏及渗透淤堵过程中运动颗粒的受力情况。试验结果表明添加淤堵材料有助于减缓、减小基部掏蚀的发生、发展,为该类松散坝基防渗减渗工作提供理论依据。     

虹吸水流作用下的土柱运动特性及虹吸管道防淤堵措施

虹吸排水联合堆载固结技术是软基处理中的一项新技术,在应用该技术时,虹吸管内土柱的淤堵问题是制约该技术发展的核心问题之一。针对虹吸管内土柱的淤堵问题,采用颗粒沉降模型和水动力学相关理论,推导得到了土柱在虹吸水流作用下的临界高度表达式。根据所推求的表达式,可以制定相应的防淤堵措施,使得虹吸排水能够顺利进行。研究结果表明：土柱容易在虹吸管弯曲圆弧段形成淤堵;对于工程现场最常见的4 mm内径虹吸管,当虹吸管弯曲圆弧段半径大于40 cm或者虹吸管内土柱高度大于4 cm时,就有可能产生淤堵;实际工程中,可以采用减小虹吸管弯曲圆弧段半径、降低虹吸管出水口高度以及减小虹吸管长度的措施减小淤堵的可能,从而保证虹吸过程的持续进行。     

地下水示踪技术在水库渗漏勘察中的应用

岩溶库区渗漏及坝基渗漏勘察往往需要投入大量人力财力和技术。给出了岩溶库区与坝基地下水渗漏勘察的3个实例,对典型岩溶库区渗漏进行的示踪试验表明,渗漏主要受库岸岩溶发育程度控制,水库蓄水水位剧烈变动成为诱发渗漏的主导因素,随着库区水位平稳及河流泥沙对库岸溶洞的淤填,渗漏会随之减弱。典型水库砂砾石坝基渗漏示踪试验显示,渗漏具有主渗通道。示踪成果为水库防渗加固治理提供重要依据。大型示踪试验是一项复杂的勘察工程,把握示踪试验过程与质量监控是取得成功的关键。      

宿鸭湖水库洼地段坝后渗水的形成机制及治理

宿鸭湖水库是一座综合利用的平原大型水库,经７５．８特大洪水考验后暴露出坝基修漏及渗透稳定等诸多工程地质问题,本文通过对多次勘察及水库观测资料的整理分析,对洼地段坝前后渗水的形成机制进行了论证,指出坝基粉质粘土（Ⅲ）的大孔隙结构与坝后排渗设施不完善,年久失修是该段坝后渗水的主要原因,并提出治理措施,建议被设计部门采纳,大坝经加固除险施工,水库运行１５年来证明,大坝安全,水库运行正常。     

陆浑水库坝基渗透稳定性研究

本文在厘定坝基渗透模型和边界条件的基础上,运用数值模拟的方法,对坝基渗流场水力坡降和坝基渗透稳定性进行研究。研究表明,目前大坝的运行状况正常;水库在缓慢蓄水过程中,截水槽、坝后逸出带和断层破碎带的水力坡降远小于允许坡降,不会危及坝基的稳定性。这为水库投入正常水位(319 5m、327 5m、331 8m)运行提供了理论依据。     

高黏性新近吹填淤泥真空预压试验颗粒流宏微观分析

为了从宏观和微观角度探讨颗粒组成对淤堵层形成机理和加固效果的影响规律,依托天津某新近吹填造陆工程,先进行直排式真空预压法室内模型试验,然后基于颗粒流理论和PFC2D程序,在解决模拟过程中颗粒级配和孔隙比的二维转换、排水边界的等效模拟、真空渗流场的施加等问题后,对模型进行有效的模拟计算,进而将结果推广,开展了不同颗粒组成吹填土真空预压试验的颗粒流模拟,总结了排水速率变化及颗粒运移规律。结果表明:对吹填土真空预压过程进行二维颗粒流数值模拟是有效可行的;真空预压过程中细颗粒沿渗透路径迁移,在沿途滞留,导致渗透路径变短变窄,从而形成淤堵层;对于高黏性新近吹填淤泥,在相同真空荷载作用下,黏粒质量分数越大,初期排水速率增长越快,并且随着土体不均匀系数的提高,淤堵层变得易于形成且致密,排水速率衰减越快;粉粒质量分数越大,土体孔隙率变化越均匀,尤其当粉粒质量分数大于黏粒质量分数时,真空预压加固效果有明显改善。     

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。     

磨盘山水库坝基渗透稳定研究

磨盘山水库兴建遇到的主要地质问题是坝基渗漏及渗透稳定问题,将影响水库工程效益的发挥和大坝的安全运行,需采取适当的渗控工程措施。通过对坝基土颗粒组成及结构的分析,判别可能发生渗透破坏的类型,确定抗渗比降和允许比降。应用Visual MODFLOW进行水库坝区渗流场的三维渗流数值模拟分析,通过对18种渗控计算方案渗流场、渗流要素及防渗效果的统计分析,依据坝基土的允许比降,在安全、经济、合理原则的基础上,确定哈尔滨市磨盘山水库坝基渗控设计首选方案为：左岸防渗长度200 m、帷幕灌浆标准5 Lu。     

多元回归模型在坝基渗透稳定性预测中的应用

在坝的失事事故中，渗透破坏占了30～40％。坝基渗流长期观测资料是病险土石坝渗透稳定性预测的主要依据。多元回归模型是定量处理观测数据的有力工具。本文根据坝基水文地质特征的差异性以及渗流场的非平面性，将多元回归数学模型应用于坝基渗透稳定性预测中，给出了在计算机上实现的计算算例。通过对陆浑水库的研究分析，对坝基渗透稳定现状及变化趋势的有了进一步认识，成功地解决了影响水库正常运行的坝基渗流问题，为水库投入正常高水位运行提供了详实的依据。其研究成果与其它方法结论一致，从而证明多元回归模型具有较强的实用性。     

减压井机械淤堵机制与防治方法试验研究

探讨了长江堤防减压井由于设计、施工及运行环境等因素对其产生机械淤堵的影响,研究了不同渗流介质的渗透特性以及多种介质不同组合的综合特性。除传统试验外,自行研制了径向渗透试验模型装置,采用几种物理试验方式配合,对包括地层、反滤层、滤网和井管组成的整个减压井系统,以及径向的水流与几何条件进行模拟试验。通过对室内试验与现场测试成果的综合分析,对减压井机械淤堵机制和淤堵判定进行了归纳,针对实际水动力条件和运行模式,提出了减压井反滤系统防止机械淤堵的优化设计理念。     

陆浑水库坝基断层破碎带渗透稳定性评价

陆浑水库位于河南省洛阳市嵩县境内。为了论证大坝在水库投入正常高水位（319．5m,327.5m,331.8m)运行时的安全，经过对30余年的水位观测资料的整理和分析，在厘定水文地质模型的定性分析基础上，运用现代数理统计原理，成功地解决了困扰水库正常运行的坝基渗流问题，获得了善于坝基渗透稳定状况及其变化趋势的认识。结果表明：目前大坝的运行状况是正常的；水库在缓慢蓄水过程中，截水槽的薄弱部位可以得到渗透中固，截水槽中的填土与岩石结合面的抗渗比降可达45以上；上游铺盖与截水槽结合下游排水的防渗体系有效地控制了坝基渗流。同时，预测了高水位时坝基渗流是稳定的，水库完全可以投入高水位运行。这为病险水库的论证提供了一个案例。     

辽宁泡子沿水库防渗处理中的灌浆设计分析

以辽宁法库县泡子沿水库为例,针对水库坝基和坝体渗漏问题,通过对坝体和坝基地质条件进行分析,对渗透部位进行处理,主要采用混凝土防渗墙和高压喷射灌浆进行处理,处理完后可解决渗透问题,保证水库安全运行。     

三峡水库对长江河道泥沙冲淤的影响及库区排沙

三峡水库建成后,水库上游因蓄水阻堵而流速降低,加大泥沙沉积落淤,尤其是在近年因山体滑坡,泥石流频发的地段,存在隐患。在下游,因水库阻隔而致推移质泥沙减源,造成建设所需的河沙供需失衡,堤防、桥梁墩柱缺少骨干物料支撑而产生结构性失衡,也形成交通安全隐患。基于此,研究水库排沙的方法,提出用“心脏搭桥手术”式的管道排沙法的构想和设计,以寻求解决水库推移质泥沙清淤的方向和途径。     

三峡水库对长江河道泥沙冲淤的影响及库区排沙

三峡水库建成后,水库上游因蓄水阻堵而流速降低,加大泥沙沉积落淤,尤其是在近年因山体滑坡,泥石流频发的地段,存在隐患。在下游,因水库阻隔而致推移质泥沙减源,造成建设所需的河沙供需失衡,堤防、桥梁墩柱缺少骨干物料支撑而产生结构性失衡,也形成交通安全隐患。基于此,研究水库排沙的方法,提出用"心脏搭桥手术"式的管道排沙法的构想和设计,以寻求解决水库推移质泥沙清淤的方向和途径。     

坝基二维渗流场的大尺寸物理模型试验

利用大尺寸砂槽试验模型模拟了坝基二维渗流全过程,并着重分析了坝基二维渗流场的变化情况。模型槽内土样渗透变形破坏后,取不同区域土样进行颗粒分析试验。根据渗透变形试验所获得的参数,运用GeoStudio 2007软件对坝基渗流场进行数值分析,所得渗流场分布与物理模型试验结果基本吻合,说明该二维渗流场的物理模型试验结果较为合理。结果表明,渗透破坏主要发生在坝体下渗透路径较短的区域内,而坝基上下游基本未产生渗透变形;产生渗透破坏后,渗流路径发生较大改变,导致渗透破坏区域渗流量大幅增加,加速坝基破坏进程。     

填埋场排水层淤堵条件下渗滤液最高水位研究

在Rowe和Fleming提出的用以计算淤堵时间简化模型的基础上,针对填埋场排水层淤堵时空分布特征,合理地作了进一步假设和推导,得到了可以反映淤堵发展的简化模型,推导出了排水层渗透系数的变化规律。采用水量平衡的单元分析方法,建立了淤堵条件下最高水位计算模型,获得了排水层最高水位深度的计算方法,并与稳态、瞬态方法进行比较。结果表明,无淤堵时得到的结果与瞬态结果一致,且都趋于稳态结果;淤堵较严重时水位受到显著影响,必须考虑淤堵。通过参数分析发现,前期渗透系数越小（后期越大）、排水距离越长、入渗速度越快、离子浓度越高,则淤堵对水位的影响越严重,同时提出考虑淤堵条件下改进排水系统的设计建议。     

超压真空密实技术在尾矿库治理中的应用研究

超压真空密实技术是近几年发展起来的软土处理技术,采用独特防淤堵排水板、结合增压技术,用于矿山尾矿库的加固治理,提高尾矿库安全,避免事故的发生。     

考虑淤堵效应的疏浚淤泥真空固结沉降计算

疏浚淤泥含水率高、强度极低,真空梯度作用下排水板周围会快速形成致密“土柱”,导致排水固结能力迅速下降,即出现淤堵现象。由疏浚淤泥真空固结室内模型试验获得了出水量变化情况和土体含水率、渗透系数的时空分布情况,确定了排水体周围淤堵区的形成时间与范围,提出了考虑时间效应与淤堵效应的真空度传递模式,同时考虑疏浚淤泥土体压缩和渗透的非线性,建立了考虑淤堵效应的固结分析模型,获得了相应的解析解,通过与已有数据和现场试验结果对比验证了该解答的有效性。利用该解析解,分析了真空度传递模式、淤堵系数λ和淤堵比c对沉降的影响。结果表明,淤堵效应明显减缓了沉降速率,也严重降低了疏浚淤泥的最终沉降量。     

絮凝−电渗法联合治理淤泥质土试验研究

针对传统电渗法治理淤泥质土过程中排水效率低且治理后土体不均匀等问题,从改变软黏土颗粒自身持水特性角度出发,提出采用新型有机高分子材料阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）联合电渗法治理淤泥质土的思路。利用自制的一维电渗固结试验装置,探究絮凝−电渗法联合作用机制以及不同絮凝剂掺入比对电渗排水加固效果的影响规律。试验结果表明：与传统电渗法相比较,絮凝剂 APAM 的掺入减少了软黏土颗粒表面的结合水膜厚度,使得淤泥质土的前期电渗排水速率和累计排水量显著提升,从而降低了电渗法的平均能耗系数;同时,絮凝剂高分子长链的“吸附架桥”作用增强了土颗粒的黏结力和絮凝沉积效果,有效缓解了电渗过程中细小黏粒迁移集聚而造成的阴极淤堵问题;治理后淤泥质土的抗剪强度大幅增高,土体的均匀性也得到了明显改善,且当絮凝剂 APAM 掺入比为 0.30% 时,土体的电渗排水固结效果最佳。     

珊瑚颗粒孔隙结构及渗流特性分析

珊瑚砂的孔隙结构对珊瑚砂的力学性质和渗透特性影响显著,采用高分辨率计算机断层扫描仪（computed tomography,简称CT）对珊瑚砂颗粒进行了扫描,建立了珊瑚砂颗粒的三维孔隙结构模型,并对孔隙的直径、体积、紧密度、球度进行了定量分析,采用数值模拟方法探究了松散堆积珊瑚砂及单颗粒珊瑚砂内孔隙结构的渗透特性。试验结果表明：孔隙数量随着孔隙直径的增加显著减少,且微孔数量较多,大孔数量较少;孔隙的直径与紧密度之间为幂函数关系,与球度之间则表现为线性关系。渗流分析结果显示,松散堆积珊瑚砂的渗透能力显示出各向异性,Z方向的绝对渗透率小于X、Y方向。珊瑚砂颗粒内的孔隙渗流速度较慢,不同颗粒之间渗流能力差距较大,部分颗粒不能发生渗流,且颗粒内孔隙的绝对渗透率仅占总绝对渗透率的1.26%。