南水北调中线总干渠膨胀岩渗透性状试验研究

 为了解南水北调中线总干渠膨胀岩渠坡在处理和未处理条件下的渗透性状，分别开展了现场双环、 GUELPH 仪以及室内渗透试验。原位试验结果表明：泥灰岩的稳态渗透系数及入渗深度均大于黏土岩；格栅加筋处理场地的稳态渗透系数和入渗深度分别约为土袋处理场地的 1/4 ， 1/2 。格栅加筋处理可作为一种十分有效的膨胀岩边坡处理措施。室内重塑渗透试验结果表明：天然含水率下相同干密度的重塑泥灰岩的渗透系数大于黏土岩，其渗透系数随干密度的增大而减小的速率小于黏土岩，且测得重塑膨胀岩样渗透系数均小于场地的原位渗透系数。     

煤层气-水两相流渗透率测定实验研究

煤的绝对渗透率、气-水相对渗透率在预测煤层气开采中甲烷和水的产率是极为必要的参数。以晋城天地王坡煤矿为例,利用稳态法测定煤层气-水两相流有效渗透率及束缚水状态煤岩绝对渗透率,得到气-水相对渗透率关系曲线及有效应力与气、水有效渗透率关系曲线,揭示一些新的规律:气、水相对渗透率随围压增大而略有增加;气、水有效渗透率随有效应力的增加而降低,降低了其渗透性能;有效应力存在某一分界点,当小于该值时,气、水有效渗透率随有效应力的增加而迅速降低,对于天地王坡煤矿3?煤样测定结果,有效应力分界点为2.7MPa左右;有效应力存在某一临界值,当大于该临界值时,气、水有效渗透率随有效应力的增加而降低,但幅度不大,对于本实验煤样,有效应力临界值为8.5 MPa左右。实验结果可为煤层气的合理抽采提供基本理论依据。     

锦屏一级左岸岩体渗透特性的数值模拟研究

基于RFPA~(2D)-Flow软件,并结合现场压水试验,从表征单元体积(REV)及渗透张量入手,对裂隙岩体的渗透特性进行数值模拟研究。以锦屏一级水电站左岸岩体为例,基于岩体裂隙几何特征,运用蒙特卡罗方法生成岩体裂隙网络模型;模拟计算不同尺寸不同方向上的等效渗透系数,依据类常量与类张量特性初步确定裂隙岩体渗透表征单元体积(REV)及渗透张量,再结合现场压水试验结果修正渗透张量。随着模型尺寸的增大,岩体的渗透性逐渐趋于稳定,表征单元体尺寸的大小约为迹长的4倍,表明基于RFPA~(2D)-Flow数值模拟并结合压水试验确定裂隙岩体渗透张量和REV的方法合理有效。     

双层地基渗流分析与计算

应用双层地基渗流分析的基本原理,根据边界条件、连续性条件得到强弱透水层厚度及渗透系数沿水平方向发生变化情况的双层地基渗流问题的微分方程解答,该法方便编程,易为工程技术人员掌握,便于工程实际应用。     

三维应力对煤层气-水两相渗流特性影响实验研究

在实验室通过改变围压、轴压及孔隙压力,模拟三维应力作用下煤层气-水两相渗流过程,得到有效应力、孔隙压力与气、水有效渗透率关系曲线,对有效应力、孔隙压力与气、水有效渗透率的关系进行回归分析,得到以下主要结论:①气、水相对渗透率随环压增大而略有增加,说明环压的大小对气、水有效渗透率有一定影响,对煤岩绝对渗透率影响更大;②随着有效应力的增加,气、水有效渗透率呈现逐渐降低的趋势,且开始降低幅度大后逐渐稳定,其主要原因在于随着有效应力的增加,煤样原始孔隙首先闭合,随有效应力继续增加,有新的裂隙出现并发育,使得渗透性能逐渐平稳;③气、水有效渗透率随孔隙压力的增加而增大,分析其原因在于孔隙压力增加,使得孔隙、裂隙产生膨胀变形,增加了其渗透性能。     

两种典型级配基土-滤层渗滤系统的颗粒流模拟

基于颗粒流理论和流固耦合效应,利用PFC3D程序内置的FISH语言编程,建立基土-滤层渗流模型,针对具有不同级配特征的管涌型土(连续级配、间断级配),分别进行不同层间系数情况下的系列数值模拟试验,分析渗滤系统中基土、滤层及两者界面处的孔隙率、渗透率、基土流失百分量等参数随渗流作用时间的演化过程,并分析和评估渗滤系统的保土性和透水性。结果显示:对应于不同级配特征的管涌土,其基土-滤层渗滤系统的层间系数值(D15/d85*)都存在一个最优范围,当层间系数值在该范围内时,由基土-滤层构成的渗滤系统沿渗流方向的透水性逐渐增大,表现出良好的保土性与透水性;连续级配特征的基土自反滤能力较强,其最优层间系数值的范围较宽,而间断级配特征的基土最优层间系数值的范围较窄。     

基于微观孔隙通道的饱和/非饱和土渗透系数模型及其应用

从微观角度揭示土体变形对饱和/非饱和渗透系数的影响机理,建立相应的预测方法,对于饱和/非饱和土的渗流分析及水力耦合研究具有重要的科学意义。利用流体力学理论,建立了微观孔隙通道渗透系数与等效孔径的关系,在此基础之上,结合毛细理论建立了饱和/非饱和渗透系数与土-水特征曲线的关系模型,并利用已有试验数据验证了模型的合理性。结合该模型与变形条件下土-水特征曲线预测方法,对变形条件下武汉黏性土饱和/非饱和渗透系数进行预测,结果表明黏性土在压缩变形条件下:饱和渗透系数呈数量级的减小,预测值与实测值均吻合较好;双对数坐标下,非饱和相对渗透系数在进气值之后随基质吸力增加而减小,不同初始孔隙比条件下其斜率近似不变,整体呈现"毛刷型"分布,相同基质吸力条件下,初始孔隙比越小,相对渗透系数越大;非饱和渗透系数,进气值之前近似为饱和渗透系数,进气值之后随基质吸力增大而减小,不同初始孔隙比的变化线近似重合。     

基于3D渗透分析的现场渗透系数评估——伊朗Doyraj大坝的案例分析

Doyraj大坝是分区土石坝,坝高65m,坝基为相对透水构造。选择截渗墙作为坝基防渗系统。为可靠估算坝基渗透系数,进行了现场渗透测试和3D渗透反分析。计算中考虑3个水平渗透系数和垂直渗透系数的比值。估算的坝基现场渗透系数还被应用于其他3D渗透分析中,以研究截渗墙延伸进坝肩长度对渗透量的影响情况。     

防渗墙作用下堤防保护区地下水动态数值模拟分析Ⅱ：二元结构堤基条件下的数值模拟

 对长江重要堤防典型二元结构堤基的地下水流运动进行了数值模拟。二维模拟结果表明：被河泓切割的承压含水层动态与江水位关系密切；表层弱透水层主要通过与承压含水层之间的补给排泄而受江水位的间接影响；全封闭防渗墙会制约堤防保护区承压含水层对江水位变化的响应；承压含水层透水性越强，这种制约作用越显著；全封闭防渗墙会使堤防保护区潜水含水层动态基本上不受江水位变化的影响。三维模拟结果表明：全封闭防渗墙端部自由绕渗会使端点附近承压含水层动态受防渗墙的影响减小；承压含水层的透水性越强，绕渗影响的程度和范围越大；绕渗在潜水含水层的作用则小得多，甚至可不予考虑。     

丰乐双曲拱坝加固方案三维有限元仿真分析

丰乐双曲拱坝运行多年后出现了严重裂缝,本文对该坝加固方案坝体的变形和应力进行了三维全过程有限元仿真分析。分时段模拟了地基应力、坝体自重应力、水沙荷载的分级加载,考虑了裂缝的影响、加固钢纤维混凝土及保温材料效果。计算方案能真实模拟加固方案中坝体的实际应力状态。通过加固前后坝体应力对比分析,论证了加固方案的可行性和合理性,并提出了加固方案施工时的一些建议。