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。     

岩体软弱夹层渗透变形试验及三维有限元数值模拟

渗透变形或渗透破坏是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质作用,本文结合某大型水电工程坝基存在的软弱夹层,在现场取样试验,研究了这些软弱夹层在渗透水流作用下发生渗透变形的方式和程度,并以试验成果为基础,根据水工建筑物的布置以及上下游水头差等条件,采用数值模拟的方法模拟软弱夹层的水力梯度分布情况以及软弱夹层与上下两盘基岩中的水力梯度分布,为坝基防渗设计提供依据。     

卡拉水电站坝区渗流控制效应精细模拟与评价

卡拉水电站坝址区河谷狭窄,岸坡陡峻,地质条件复杂,渗漏问题突出。为减小卡拉坝区渗漏并改善大坝的渗透稳定性,工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。采用子结构、变分不等式和自适应罚函数相结合的方法（简称SVA方法）,结合典型溢流坝段与坝区整体渗流场分析成果,评价卡拉大坝及坝基渗流控制方案的合理性,并论证其优化的可能性。研究表明：①防渗帷幕有效雍高了帷幕上游侧岩体内的地下水位、增加了绕坝渗流的渗径长度并降低了坝基的扬压力,排水系统则显著降低了坝体内的孔隙水压力以及坝基扬压力;②排水孔幕间距对坝体内的自由面分布有着显著影响,排水孔幕间距取3.0～4.5 m是合适的。     

光照碾压混凝土大坝渗控分析

基于光照水电站坝基水文地质条件及坝体渗透特性的研究,建立了大坝三维有限元模型,模型较详细地考虑了坝体大坝不防渗结构和排水系统及坝基地质和防排渗结构。分析研究了薄层单元、排水孔幕的模拟方法,采用合适的方法计算了同条件下的渗控情况。通过综合对比分析,对该坝的渗流规律及相应渗控措施进行了初步地探讨。     

西霞院水库绕坝渗流分析

绕坝渗流除了影响山体本身的安全外,同时会抬高岸坡部分坝体的浸润面,在坝体和岸坡的接触面上可能产生接触冲刷等不利影响。实际工程大多采用混凝土防渗墙防渗形式,以期增大绕坝渗流渗径来削减绕坝渗流量并减小砂层渗透坡降。本研究以现有76眼民井为基础,分析西霞院水库蓄水前、后近坝区地下水动态变化及续建防渗墙对近坝区地下水影响。结果表明,近坝区地下水位变化与水库水位变化关系密切,水库蓄水对近坝区产生了明显的影响,使地下水位抬升明显、地下水渗流场发生改变。防渗墙续建前后,左岸下游地下水位与库水位响应关系已不明显,渗流方向有所改变,渗流强度明显减小,左岸防渗墙防渗作用明显;右岸渗流方向基本没变,渗流强度有所减小,下游地下水位与库水位仍存在一定的相关关系,右岸防渗墙上下游测井水位差没有左岸明显,说明右岸防渗墙也已经发挥防渗作用,但不如左岸明显。     

哈尔滨市磨盘山水利枢纽区三维渗流数值模拟模型研究

哈尔滨市磨盘山水库防渗型式拟采用垂直砼防渗墙及帷幕灌浆方案。为了分析左岸不同长度防渗对水库渗漏量及坝基渗透稳定性的影响。对磨盘山水利枢纽区渗流场进行了三维数值模拟研究。结果表明，随着左岸防渗长度的增大。渗漏量及下游渗流出口渗透比降基本呈线性趋势减小。当左岸防渗长度为200m时。渗漏量及各渗透比降均小于允许值，为推荐的渗控方案。     

白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性

白鹤滩水电站层间错动带结构松散、水理性质不良、力学性质差且延展范围广,是地下空间围岩体中的弱结构面,控制围岩体的变形破坏。在大量地质勘探及室内试验研究资料基础上,将白鹤滩工程区的层间错动带划分为节理带、劈理带和泥化带,有利于其力学特性的研究;在分类的基础之上,研究了C2、C4层间错动带中不同带区的形成模式、宏微观结构特征、矿物成分、水理性质以及剪切力学特性等主要工程地质问题,认为白鹤滩层间错动带主要是构造成因,不同带区在黏土矿物含量、微观结构以及水理性质等方面差异明显,错动带的剪切位移曲线整体呈理想弹塑性特征;分析了施工期层间错动带的地质特性对工程岩体的影响,含层间错动带围岩体主要存在3种破坏形式：块体塌落、剪切滑移与渗透破坏。     

白鹤滩水电站左岸坝肩开挖边坡稳定性分析

白鹤滩水电站左岸坝基边坡地质构造错综复杂,坡内多条陡倾断层和顺坡向错动带是控制边坡稳定性的主要因素。结合现场地质资料、监测数据及勘察认识,利用通用离散元软件UDEC建立左岸边坡开挖变形分析模型。首先在无支护开挖工况下研究主要结构面F17、LS331、LS3319上下盘岩体关键点应力及位移变化,并指出潜在失稳破坏区;同时采用预应力锚索单元在不同施工时序下对潜在不稳定块体进行加固计算,对比研究了不同方案下左岸边坡的变形破坏机制和整体稳定性。计算结果和现场监测表明：左岸边坡变形破坏与结构面密切相关,在开挖卸荷作用下主要表现为沿错动带的压剪破坏和陡倾断层的张拉破坏,采用预应力锚索加固处理能够有效提高边坡稳定性,并且在开挖后及时跟进支护可以有效抑制边坡剪切变形。研究结果对白鹤滩左岸坝基边坡后续工程加固和施工工序具有一定的参考价值。     

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。     

基于RFPA3D和微震监测的白鹤滩水电站左岸边坡稳定性分析

白鹤滩水电站左岸边坡受缓倾角软弱面及NW向断层影响,施工、运行期的边坡稳定性问题尤为重要。为研究左岸边坡在开挖卸荷过程中应力场、位移场分布规律,揭示岩体内部破坏失稳机制,利用RFPA3D（realistic failure process analysis）软件以拱轴线剖面为例建立准三维数值模型,再现坝基边坡岩体裂隙萌生、发育、扩展直至贯通的渐进损伤破坏过程。结合左岸边坡开挖卸荷及应力调整过程中的微震活动演化特征,圈定工程边坡潜在危险区域,探讨可能的失稳破坏模式。分析表明：基于离心加载法计算得到工程边坡开挖后安全系数为1.33;边坡表层区域受缓倾角错动带控制,变形破坏最为明显,以小范围楔形体滑移为主。该研究结果可为白鹤滩水电站坝基边坡后期施工提供依据,对于类似岩质边坡工程施工具有一定的指导作用。     

塔河油田9区下油组块状叠置厚油层渗流屏障研究

塔河油田9区三叠系阿克库勒组下油组储层为典型的块状叠置辫状河三角洲储层,夹层分布及连通性极其复杂,封闭断层和泥质屏障、钙质胶结帯等不同级次渗流屏障控制着油藏内部油水运动。为深化储层空间非均质表征,在储层构型分析基础上,笔者采用层次分析方法,动静态相结合,对渗流屏障类型及其级次进行划分,分析泥质屏障、钙质胶结帯形成机理及其受控因素,建立块状厚油层渗流屏障分布地质模型。研究表明：塔河油田9区下油组主要渗流屏障为封闭断层屏障和层间、层内发育的泥质及钙质隔夹层;依据渗流阻挡作用分为4个级次,东北向封闭性断层及复合河道顶部6级界面是1级渗流屏障,3～5级构型界面控制了2～4级泥质、钙质渗流屏障的发育,建立完全不遮挡型、部分遮挡型及完全遮挡型等3种渗流屏障模式。通过分级次定量表征渗流屏障的空间分布,深化储层空间非均质性研究,为基于流动单元的精细地质建模奠定基础。     

抽水蓄能电站上水库渗漏问题研究

本文根据抽水蓄能电站上水库渗漏问题研究特点,构建了上水库渗漏分析工程地质系统。应用该系统,分析评价了某抽水蓄能电站上水库渗漏问题。结果表明,研究区上水库库岸渗漏段长度约占环库周总长的90%,渗漏部位主要集中在坝址区、库区右岸及库尾,综合建议上水库采取全库防渗处理措施。     

断层破碎带突水突泥演化特征试验研究

为了研究富水断层破碎带隧道突水突泥灾害演化机制,自行研制了一套可考虑质量迁移及地应力状态的大型室内突水突泥试验系统。利用该装置开展了不同水压加载方式、不同破碎带介质参数等条件的断层破碎带突水突泥灾害演化过程模拟试验。结果表明：（1）断层破碎带突水突泥灾害演化是渗流?侵蚀强耦合过程,在水压作用下,破碎带介质中的细颗粒首先发生迁移,导致充填介质孔隙结构增加,进而加速细颗粒流失,促使涌水率不断增长,随着细颗粒不断迁移流失,水流流态由层流转换为紊流,最终诱发突水突泥灾害;（2）破碎带介质初始孔隙率和施加水压越大越易诱发突水突泥,介质渗流演化特征越明显,渗流场参量如渗透率、孔隙率、雷诺数增加越快,且渗流场参量演化曲线出现突增现象;（3）梯度水压加载模式下断层破碎带介质较恒定水压加载条件下突水突泥演化特征更明显,介质发生突水突泥的临界水压更小。在此基础上,基于涌水率?时间（Q-t）、水力梯度?涌水率（i-Q）关系的流态转换分析和基于渗透率?水力梯度（k-i）关系的渗透性演化特征,建立了断层破碎带渗透演化特征概化模型。该研究结果对于断层破碎带突水突泥灾害演化机制与防治措施具有一定的理论指导价值。     

近海地下石油储备库海水入侵风险研究

地下石油储备库于近海处建立,可降低石油运输成本,同时有较强的军事意义。但是临近海岸线,海水易入侵库区,导致库区内金属结构腐蚀,使储备库的使用年限降低。以某近海地下石油储备库工程为背景,构建了综合断层、节理密集带、导水通道等15种地质结构的精细化三维水文地质模型,研究了库区自然状态下和运行期的地下水渗流场及溶质运移场,模拟海水入侵风险。研究表明：（1）自然状态下地下石油储备库无海水入侵。（2）运行期只在洞库顶部以上25 m处设置四周超出洞室50 m、水幕孔间距为10 m、孔径0.11 m的水平水幕时,不能有效防治海水入侵。（3）洞库运行9 a时,3#洞室东南侧Cl−物质的量浓度超过7 mol/m3,海水开始入侵洞室群;运行22~23 a时,海水入侵速率最快;运行41 a 时,3#洞室东南侧Cl−物质的量浓度超过143 mol/m3,海水入侵达到对钢筋的强腐蚀程度;运行50 a时,除1#洞室外其余所有洞室均受到海水入侵,3#、4#洞室有部分区域达到强腐蚀程度,海水入侵最严重。建议增设垂直水幕等设施,以增强对海水入侵的防治。研究成果可为近海地区地下石油储备库抑制海水入侵提供借鉴。     

袋装石土工袋剪切力学特性试验研究

袋装石土工袋堆叠过程中在土工袋接触面形成的咬合和嵌固作用,对土工袋剪切力学强度和破坏形式有较大的影响。通过一系列直剪试验研究了咬合和嵌固作用的影响,试验结果表明:袋装石土工袋层间咬合和嵌固作用能够增大土工袋抗剪强度;咬合作用随着土工袋上部竖向应力的增大有所减小,而嵌固作用则有所增大;袋装石土工袋在剪切过程中会产生两种破坏形式,分别为土工袋袋体自身变形和层间滑动破坏;土工袋组合体在受到水平剪切力时会发生整体变形,随后在组合体内部产生阶梯型滑动面,滑裂面的形状随着竖向荷载的增大而有所不同,相应的抗剪强度也会随着滑动面的改变而变化。     

伊朗TALEGHAN水利枢纽厂房封闭帷幕灌浆施工

伊朗TALEGHAN水利枢纽工程发电厂房位于库区左岸山体内,需要承受80 m深水头高度的渗透压力,对地下厂房的防渗要求极高,施工技术难度大。根据这一特点有针对性地对弱透水岩层采用了湿磨水泥进行灌注,取得了较好的灌浆效果。重点介绍了地下厂房四周封闭帷幕灌浆的施工方法,为类似工程的防渗灌浆施工提供了可借鉴的经验。     

三峡库区树坪滑坡变形失稳机制分析

树坪滑坡自2003年三峡水库蓄水以来,就一直持续变形。为了对其稳定性及变形发展趋势进行评价和预测,有必要对其变形失稳机制进行深入研究。为此,采用现场地质调查和勘探的方法确定了滑坡的形态和性质;充分挖掘变形监测数据,详细分析了滑坡的变形特征。在此基础上,深入研究了变形失稳机制及影响因素,并对滑坡的稳定性进行了计算和预测。结果表明,滑坡区地形、岩性及地质构造等地质因素控制了树坪滑坡的形成和发展;库水位下降和大气降雨进一步激励了滑坡的变形。库水位下降,坡体内地下水位随之下降,但其速度远小于库水位下降速度,导致坡体内水力梯度和渗透力明显增大,从而使滑坡稳定性急剧下降,并且库水位下降速度越快,滑坡的位移速率也越大,是典型的水库下降型滑坡。在库水位下降过程中,若出现明显的降雨过程,更加剧了滑坡的变形,有产生大规模滑动的可能性,须采取防护治理措施。     

某大型冰水堆积层水库渗透稳定分析

水库渗漏是水电工程关注的核心问题之一,库水的大量漏失,不但可能使大坝蓄水达不到设计高度而影响工程效益,同时水流的渗透作用还会导致地基岩体的恶化,产生渗透破坏,影响大坝本身的安全.文章在定性分析的基础上,用有限差分方法评价水库的渗漏问题,计算了水库的渗流量,计算并优化了最佳铺盖长度,计算了基底水力坡度,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.