堰塞坝体材料渗透特性及其稳定性研究

堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:（1）堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;（2）堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;（3）基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。     

软土地基中基坑渗透破坏机理和对策

软土地基中基坑渗流诱发的土体破坏是引起基坑工程事故的一个重要因素。针对基坑工程渗流问题的特殊性,探讨了基坑渗透破坏的机理。结合基坑工程典型工况,阐述了进行渗流控制研究的重要意义,讨论了渗流控制的关键问题,对于深基坑的工程施工具有重要的指导意义。     

城市小型河流水动力弥散和潜流交换过程

为研究城市小型河流中污染物的物理迁移过程规律,分析基流条件下流动水体与暂态存储区之间的滞留交互作用,采用溴化锂(LiBr)作为保守性示踪剂进行野外现场示踪试验,结合一维溶质运移存储模型(One-dimensional Transport with Inflow and Storage model, OTIS)定量解析潜流交换特性,估算纵向弥散系数(D)、潜流交换面积(A_s)、主河道断面面积(A)和潜流交换系数(α).模型度量指标D_aI值和均方根误差值结果表征参数模拟结果可靠性高,拟合效果理想.由泵入点O至下游1 300 m设置的A、B、C、D 4处监测点的模拟结果表明,水文参数D、A_s、A和α均随水文条件而变,OB河段(0~600 m)潜流交换能力较弱,主要以对流弥散过程为主;BD河段(600~1 300 m)具有较强的暂态存储能力,对溶质的滞留时间长;BC(600~1 000 m)和CD(1 000~1 300 m)河段交换系数分别为(3.42×10-6±0.65×10-6)s-1和(2.87×10-6±0.81×10-6 )s-1;河段BC存在2.2×10-5m3/(s·m)的侧向补给流量.4个河段对比发现,城市河流渠道化、河床沉积物贫瘠等特征导致潜流交换能力弱化.     

三角洲前缘厚层砂岩孔隙结构及微观渗流特征——以吴仓堡地区长6储层为例

依据薄片、压汞、扫描电镜、物性分析及油水驱替实验资料,对吴仓堡地区三角洲前缘亚相长6厚层砂岩储层的岩石学特征、孔渗特征、孔隙结构特征、成岩作用、微观渗流特征等进行深入研究,分析影响储层储集性能的主控因素。结果表明,受东北物源控制的长6厚层砂岩储层具有成分成熟度中等、结构成熟度较好的特点,储集空间主要为残余粒间孔和粒间溶孔、粒内溶孔,为典型中低孔、特低渗储集层;储层储集性能主要受沉积微相和成岩作用控制。对储层发育影响最大的成岩期位于中成岩A期,中等压实－粘土膜胶结残余粒间孔发育成岩相和弱压实-残余粒间孔+溶蚀孔隙发育成岩相是最有利储层发育的成岩相带。根据微观渗流特征,可划分出4种驱油类型,微观孔隙结构比宏观物性更能反映储层的本质特征。     

考虑库水升降和滑带弱化作用的岸坡启滑机制分析

以三峡库区凉水井滑坡为研究对象,采用理论分析与数值模拟的研究手段,构建了滑带强度弱化模型,提出了渗流驱动的滑坡启滑判据,应用Geo-studio有限元程序分析了库水不同升降速率对滑坡稳定性的影响,揭示了库水升降作用下岸坡渗流场演变规律和渗流驱动下的启滑机制。研究表明：（1）渗透压力与渗透时间的变化是滑带土强度弱化的关键因素,弱化到临界强度时,在渗流驱动下发生压剪破坏而启滑,由局部向整体以渐进模式破坏失稳;（2）库水升降过程中,坡体内孔隙水压力滞后性较明显,水位升降速率会影响坡体地下水响应时程,升降速率越大,孔隙水压力变化越大,渗流驱动力越大,滑坡稳定性变化越快,越趋近于渐进破坏;（3）库水位从175 m降到145 m,凉水井滑坡滑面法向应力最大降低了38.19%,剪应力最大降低了22.20%,有效法向应力最大落差为168.64 kPa,抗剪强度最大落差为63.45 kPa。以上分析结论与规律可为涉水滑坡启滑机制分析、库岸山体滑坡失稳研究及应急防治工程等提供科学依据和理论方法。     

煤层底板破坏流固耦合数值模拟

根据煤层底板含水层具有不均一性的特点,建立了底板含水层非均布水压力学模型和流固耦合模型,并根据\     

渗流作用下的江河岸坡冲刷变形分析

岸坡地形随河流上游来水来沙、河势变化等因素而不断变化,直接影响岸坡稳定性。江河水流、岸坡渗流均对岸坡水下地形变化有很大的影响。通过分析泥沙受力条件和冲刷特性,应用在室内水槽进行的不同泥沙粒径在多种水流条件下的冲刷率试验研究成果,在岸坡泥沙受力分析基础上推导了崩岸冲刷率公式,并以算例具体说明江河水流和岸坡渗流对其冲刷变形过程的影响。     

井筒电加热改善水平井蒸汽吞吐效果机理实验

针对稠油水平井蒸汽吞吐面临入井渗流阻力大、产量水平低、吞吐递减率高、采收率偏低等问题,提出了电加热辅助水平井蒸汽吞吐方法.首先根据水平井蒸汽吞吐过程中的电加热与蒸汽复合传热特征,建立了电加热辅助蒸汽吞吐三个阶段的(注汽阶段、焖井阶段、生产阶段)储层升温解析模型,在此基础上,设计并开展了电加热辅助蒸汽吞吐和常规水平井吞吐...     

以控制地面沉降为约束的地下水资源评价--以上海地区为例

以上海市区第V承压含水层(埋深约350m)以上的整个第四系松散沉积层为研究体,将上海地下水系统作为一个完整且不可分割的系统来研究.由于开采地下水资源引起地下水系统内部物质能量变化,因而产生一系列的环境地质问题(如地面沉降、地下水位下降、资源开采条件恶化等).根据研究区地下水系统特征和已有的研究程度,在技术方法和途径上,着重研究上海地区第四系含水层结构、水文地质工程地质条件,建立水文地质工程地质概念模型;在此基础上建立以地下水资源开采量最大、水位降幅及地面沉降较小、社会经济效益较好为目标的地下水拟三维渗流一维地面沉降的评价与管理模型,并为我国大中城市(特别是在诸如开采地下水引起的地面沉降问题的地区)的地下水资源评价与管理提供可借鉴的经验和方法.     

Protection of bridge piers against scouring with tetrahedral frames

Armoring countermeasures, such as riprap stones, are the primary method used to protect bridge piers against scouring; however, these methods have not had definitive success. Recently, flow-altering countermeasures, such as sacrificial piles, have been tested as an alternative to armoring countermeasures. This study investigated the mechanics of an innovative flow-altering countermeasure device, frames in the shape of tetrahedrons that act as a pier-scour countermeasure. Results of measured characteristics for turbulence flow showed that the flow around the tetrahedral frames can be divided into three regions： （1） a deceleration region near the sediment bed; （2） an acceleration region in the middle of water depth region; and （3） a restoration region near the water surface. The velocity magnitudes, turbulent intensities and vorticities decreased in the deceleration region, increased in the acceleration region and reverted to that of the unprotected condition in the restoration region. This pier-scour countermeasure is innovative because of its ability to dissipate energy associated with the downflow and the horseshoes vortex generated around the bridge pier. The scour tests revealed that the frames protected the foundation of bridge piers against scour. The experimental results showed that the percentage reduction of scour depth decreased as the velocity ratio, U/U c , decreased, reaching a value of 50% for the range of parameters tested in this study. Moreover, its efficiency was dependent on the placement density of the frames. The data showed that the frames were more effective when η was larger. However, their influence becomes less significant when η≥ 0.16.