三峡工程双线五级船闸及其高边坡渗流监测成果分析

本文对双线五级船闸及其高边坡的渗流监测成果进行分析,通过分析认为高边坡地下水位主要受闸室开挖和降雨影响,目前地下水位基本稳定,高边坡地下水压力和闸室底板、闸墙背后渗压较小,均在设计允许范围内。     

三峡船闸高边坡裂隙岩体渗流场三维有限元分析

本文介绍了三峡永久船闸运行期高边坡岩体三维渗流场的有限元分析成果,计算中考虑了闸室衬砌墙及断层的影响。     

锦屏一级水电站左岸边坡渗流计算及稳定性分析

基于锦屏一级左岸高边坡基本工程地质条件,深入研究了边坡岩体的渗透特性.结合雾化降雨试验资料,利用非饱和渗流有限元方法,计算并得出了边坡雾化雨条件下渗流场的变化规律:雾化雨将显著抬高边坡浅层地下水水位,在边坡平缓处和坡脚处会出现暂态饱和区;不考虑防排水措施时,坡脚最大水位升幅在135 m左右,暂态饱和区水平深度在20～40 m之间;边坡上部压力水头受影响的水平深度在80～100 m,深部渗流场几乎不受降雨入渗影响;坡面防水和坡体排水措施可有效抑制地表入渗引起的压力水头升高和暂态饱和区范围扩大.同时借鉴非饱和强度理论运用Sarma法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响.降雨条件下浅部滑动模式稳定系数由1.223降至1.054;深部滑移模式则由1.455降至1.416.渗流及稳定性研究成果可供雾化区边坡渗控和锚固工程设计参考.     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。     

临近水库的隧洞二维渗流场解析解及工程应用研究

水库水头对邻近隧洞地下水渗流的影响较大,威胁到隧洞的运行安全。【目的】为保障邻近水库的隧洞工程的安全,【方法】应用镜像法,通过权重分配考虑水库水头边界及远场水头边界双重影响,推导渗流场解析解,并建立有限元模型进行对比验证。【结果】结果显示,解析解所计算的渗流场水头函数精度满足工程计算要求,可为衬砌结构的初步设计提供理论依据。【结论】基于解析解的参数分析表明：隧洞衬砌外水压力随着隧洞与水库距离增大而减小,其关系曲线呈非线性,隧洞与水库距离越大曲线越平缓,洞线选择时宜尽量选取曲线相对平缓的区间;灌浆可有效减小衬砌外水压力,但随着灌浆质量及灌浆厚度的提升,其对衬砌外水压力的影响逐渐减小;相对而言,灌浆质量对减小衬砌外水压力的作用更为突出,当衬砌外水压力过大时,宜优先选择提高灌浆质量。     

永久船闸高强锚杆施工技术及质量安全控制

三峡永久船闸主体段长1657m，基础开挖后形成40-170m的高边坡，闸室边墙高45-68m，由于断层、裂隙、开挖爆破震动及应力释放等原因，直接影响了直立边坡的稳定，闸墙混凝土采取薄衬砌墙型式，为保证直立坡岩体和衬砌墙混凝土的稳定安全，考虑两者联合作用，设计采用高强锚杆对其进行支护，设计总量达9万余根，施工后砂浆强度及拉拔检测均满足设计要求。     

山西引黄工程南干线7# 隧洞衬砌外水压力研究

本文采用综合修正系数取代规范建议的单一折减系数,用渗流场分析方法确定作用在引黄入晋南干线7#隧洞衬砌上的外水压力。由己知钻孔水位及泉水位反演出各地层的渗透张量及地表入渗强度求得初始渗流场。衬砌外水压力分析中考虑了衬砌混凝土的渗透性以及排水、灌浆等工程措施的影响。根据分析结果,提出了系统排水孔布置的建议,得出了在相应的排水减压措施下衬砌厚度由原设计35cm减至25cm,这一建议已被采用,取得了巨大经济效益。     

永久船闸高强锚杆施工技术及质量安全控制

三峡永久船闸主体段长1657 m,基础开挖后形成40～170 m的高边坡,闸室边墙高45～68m,由于断层、裂隙、开挖爆破震动及应力释放等原因,直接影响了直立边坡的稳定.闸墙混凝土采取薄衬砌墙型式,为保证直立坡岩体和衬砌墙混凝土的稳定安全,考虑两者联合作用,设计采用高强锚杆对其进行支护,设计总量达9万余根,施工后砂浆强度及拉拔检测均满足设计要求.     

基于ANSYS的某湖堤渗流场模拟分析研究

以某湖堤为工程对象,利用ANSYS有限元数值分析平台,分析该湖堤渗流场模拟结果。研究表明,堤坝稳定渗流场中存在吸力水头,集中在坝顶面,最大吸力水头达4.625 m,坝身孔隙水压力水头平均值为7.8 m,坝基处孔隙水头压力最大,达9.6 m。降雨强度影响初始流量边界条件,降雨强度增大,吸力水头增大,渗流场活跃度增大。未有降雨时,降雨入渗与非入渗两种工况模拟结果一致,当降雨量增大,离差值增大,且离差值表现总滞后于降雨期,降雨影响持续时长达57.4 h,后趋于收敛平静。以下降期水位为初始边界条件的模拟结果相对误差更小,长历时变化更稳定,仅有54%波动,渗流模拟结果更快收敛。以期为利用数值模拟分析软件研究堤坝渗流场提供一定的参考依据。     

降雨入渗非饱和渗流对水库边坡稳定的影响

应用饱和—非饱和多孔介质渗流理论建立了水库边坡的非稳定饱和—非饱和渗流分析模型,然后根据实际降雨资料选取1个典型时段计算了某水库边坡在降雨入渗时的非稳定饱和—非饱和渗流场,分析了该水库边坡在降雨入渗条件下的非稳定渗流场对边坡稳定性的影响,并提出了加强排水的建议,以减少降雨入渗提高边坡稳定性。     

三峡阶段蓄水船闸闸首渗流分析

一闸首及其基础是三峡船闸渗流监测的关键部位.通过对三峡3个蓄水阶段中得到的永久船闸基础廊道内渗流监测资料进行分析,了解一闸首及其基础的渗流特性;分析并发现影响基础地下水位及渗流量的主要因素,建立典型测压管水位和渗流量统计模型.     

层状土条件下混凝土衬砌渠道渗漏及土壤水分分布的数值模拟

基于我国西北干旱区石羊河流域复杂层状土条件下进行的混凝土衬砌渠道渗漏试验,建立了考虑混凝土衬砌层和层状渠床的饱和一非饱和有压土壤水入渗模型。采用HYDRUS-2D对渠道渗漏和土壤水分分布进行了数值模拟研究。模型模拟结果和实测渗漏量、实测渠道周边土壤含水率等吻合较好,表明该模型对于模拟复杂层状渠床情况下的渠道渗漏比较可靠。在此基础上,进一步模拟分析了渠道衬砌和土壤层状结构特性对渠道渗漏产生的影响,以及层状土和均质土在湿润峰行进方面的区别。结果表明渠道渗漏强度受渠道衬砌形式的影响最大,其次为渠床附近的弱渗透性土层,而层状渠床下强渗透性土层具有一定的减渗作用;均质土和层状土在渠道渗漏量相近情况下,土壤水分分布具有较大不同。     

基于非均质地层模型的围堰注浆防渗数值计算

基于随机分形理论,以地质勘探资料为基础描述土层物性参数的不确定性和土性参数局部空间差异,构建二维随机地质剖面模型。结合某船闸上游围堰注浆加固与防渗施工实例,以非均质地层模型为渗透介质,基于渗流的基本理论和基本方程,分析了非均质地层的渗流规律。采用有限元理论研究注浆扩散范围,通过分析稳定水头下压力场、浸润线、水流流线、水头等势线以及渗流量的改变探讨了注浆前后渗流场的变化差异,分析和评价了注浆防渗效果。结果显示,注浆前围堰内侧边界单位长度的渗流量为2.82 m~3/d,注浆后围堰内侧边界单位长度的渗流量为0.82 m~3/d,相比注浆之前,渗流量下降了70.92%。可见对该围堰进行注浆防渗处理能够有效地减少水流进入施工场地,形成的防渗帷幕起到了很好的防渗效果。防渗注浆数值计算的渗流量指标满足设计要求,得到了工程的验证。     

惠州抽水蓄能电站地下高压钢筋混凝土岔管三维有限元分析

采用三维弹塑性有限元数值方法,对惠州抽水蓄能电站引水隧洞的高压钢筋混凝土岔管在施工开挖、充水运行以及放空检修三种工况下进行了计算分析,特别地比较了充水运行工况下内水压分别以面力和渗透体积力施加于衬砌的两种算法,验证了地下高压钢筋混凝土岔管按透水衬砌设计时内水压按渗透体积力计算的合理性,并对衬砌的配筋及最大裂缝宽度进行了探讨.     

石泉扩机工程引水隧洞放空检测分析

利用石泉扩机工程5号机大修,将扩机工程引水隧洞放空。在放空前后及放空期间,对引水隧洞钢筋混凝土衬砌体应力应变、围岩与钢筋混凝土衬砌体的接缝状态、渗流监测孔的测孔水位变化、厂房基础扬压力、厂房上游边墙围岩变形等进行了系统检测分析。结果表明:①引水隧洞钢筋混凝土衬砌体在各段结构分缝处止水效果较差,各段结构分缝普遍存在渗漏水现象,尤其在隧洞引0 107.5以后的后半部分渗漏水较为严重;②引水隧洞的岔管到5号支管的钢衬之间发现裂缝,裂缝方向以轴向为主;位置主要在顶部或隧洞上半部,大多数裂缝渗水;③扩机工程引水隧洞的施工和目前渗漏严重的状况,改变了左岸边坡渗流场的变化,在一定程度上影响左岸边坡的长期稳定性。     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

水工建筑物混凝土新型防护材料研究与应用

水工建筑物由于经常受到水压、水流冲刷、冻融或干湿循环等作用,容易出现渗漏、老化、溶蚀破坏及腐蚀等问题,缩短了建筑物的服务寿命。以聚氨酯和聚脲为基体,通过聚合反应或物理添加的方式,开发出新型含氟聚氨酯和氟改性聚天冬氨酸酯聚脲两种防渗抗裂涂层材料;通过三氟氯乙烯与不同的乙烯基醚和乙烯基酯的共聚制得了绿色环保的水性氟碳树脂涂料;以聚脲和乙烯基酯树脂为基体,通过与纳米或微米级无机粒子复合的方式,研发了抗冲磨材料。上述一系列防渗抗裂、抗老化、抗冲磨新型防护涂层材料,已成功应用于丹江口大坝加高工程混凝土表面防护、三峡船闸闸墙混凝土抗冲撞等工程,经现场测试及较长时间的服役考验,效果良好。研究成果可为水工防护材料的开发和性能提升优化研究提供重要依据。     

高水头抽水蓄能电站高压岔管围岩非线性渗流分析及渗透稳定性研究

针对抽水蓄能电站钢筋混凝土岔管承载的高内水压力导致围岩高渗压差、高水力梯度等问题,以高压岔管围岩渗流控制为目标,结合现场高压压水试验及其解析模型,定量分析高渗压下岔管围岩的渗流参数,基于单裂隙花岗岩非达西渗流室内试验成果,拟合Forchheimer非达西渗流方程影响因子与渗透率之间的指数型关系式。在此基础上,采用Forchheimer非达西渗流方程、Signorini型变分不等式和自适应罚函数相结合的方法,推导非达西渗流控制方程组及其有限元计算格式,并将其应用于阳江抽水蓄能电站高岔区围岩渗流规律研究。结果表明:高压岔管内水外渗导致防渗排水措施和导水断层附近区域产生了强烈的非达西渗流;采用非达西渗流理论计算的渗漏量明显小于达西渗流理论计算值,且差值伴随着流场非线性的增强而增大。研究成果对于高水头抽水蓄能电站岔管区防渗设计与控制具有参考价值。