深挖方膨胀土渠道边坡运行期变形成因分析

深挖方膨胀土渠坡运行期存在失稳风险。以一长距离调水工程中的膨胀土渠段为例开展研究,该段渠坡共6级、坡高超40 m。通过安全监测数据分析、隐患地球物理探测和稳定性数值模拟等手段,考虑工程与水文地质、降雨与地下水位等内外因素,综合分析渠坡运行期的变形机制,评判渠坡稳定性以及处置措施效果。得到如下结论：表层改性土未能隔绝膨胀土与大气的水汽交换,汛期降雨补给渠坡上层滞水导致地下水位上升,旱季少雨地下水位下降,多个干湿循环后,膨胀土体反复胀缩引起渠坡裂隙发育贯通,因裂隙面影响和过水断面抗滑桩作用,二—四级渠坡沿裂隙面蠕变变形,渠坡局部抗滑稳定性不满足规范要求;潜在滑动面表现出前缘缓倾角和后缘陡倾角折线组合滑动面特征,潜在剪出口在一级马道;为降低地下水位,提高渠坡的稳定性,采取的排水沟和排水井措施较为有效。研究成果可为类似工程运行管理和加固治理提供参考。     

引江济汉工程重要地质问题及对策

针对南水北调中线一期引江济汉工程存在的重要工程地质问题,较为系统地论述了工程的水文地质条件及分段地质构造,分析了裸露砂基、软基、膨胀土对工程渗透变形和基础稳定等方面的影响。提出了对裸露砂基段采取渠底防渗、渠坡衬护措施,浅埋砂基段在施工时采用明沟排水措施降低地下水;膨胀土渠段采取换土、坡顶防护、坡面排水等处理措施,以保证工程的安全稳定性。     

深挖方膨胀土渠道边坡变形特征分析与预测

膨胀土边坡滑坡具有长期性和反复性特点,加固处理后渠坡的长期稳定性仍值得关注。某长距离调水工程一膨胀土渠段渠坡虽采取了表层换填措施,但仍未阻断膨胀土与外界水汽交换,在通水运行两年后发生了较严重变形,采取了伞形锚加固和排水孔增设等处理措施。基于加固处理后的监测数据,通过主成分聚类分析法对渠坡变形测点分区,进而分析渠坡时空变形特征;在此基础上,选取典型测点,应用指数平滑法、自回归移动平均模型和多因素非线性回归模型对变形进行了分析和预测。结果表明:伞形锚加固处理后的渠坡变形经过近2个月调整后趋于平稳,现阶段主要表现为受外界环境影响下的波动;渠坡变形存在空间不均衡性,以原变形体为中心向两侧减小;渠坡变形主要受时效影响,降雨、地下水位和温度也有一定的影响。鉴于膨胀土变形滑坡的长期反复等特点,后续应继续加强巡查。     

深挖方膨胀土渠道边坡变形特征分析与预测

膨胀土边坡滑坡具有长期性和反复性特点,加固处理后渠坡的长期稳定性仍值得关注。某长距离调水工程一膨胀土渠段渠坡虽采取了表层换填措施,但仍未阻断膨胀土与外界水汽交换,在通水运行两年后发生了较严重变形,采取了伞形锚加固和排水孔增设等处理措施。基于加固处理后的监测数据,通过主成分聚类分析法对渠坡变形测点分区,进而分析渠坡时空变形特征;在此基础上,选取典型测点,应用指数平滑法、自回归移动平均模型和多因素非线性回归模型对变形进行了分析和预测。结果表明:伞形锚加固处理后的渠坡变形经过近2个月调整后趋于平稳,现阶段主要表现为受外界环境影响下的波动;渠坡变形存在空间不均衡性,以原变形体为中心向两侧减小;渠坡变形主要受时效影响,降雨、地下水位和温度也有一定的影响。鉴于膨胀土变形滑坡的长期反复等特点,后续应继续加强巡查。     

特殊岩土渠坡排水方案计算分析及实施

在膨胀岩渠坡采用换填黏性土方案处理的基础上,对其排水方案进行了计算分析,得出不同边界条件下的相关渗流分析结果。依据对成果的分析,提出了预测地下水水位或施工期地下水水位低于渠底的渠段、预测地下水水位或施工期地下水水位高于渠底3 m以内和高于渠底3 m以上渠段渠坡排水的处理措施。所采取的排水系统相对独立,根据地下水水位及膨胀岩渠段所处位置的不同,采取了不同形式的排水布置,并对坡顶截流沟进行防渗处理。     

南水北调中线工程挖方段渠坡变形分析及处理措施

文中对南水北调中线干线工程总干渠挖方渠段的渠坡变形进行了分析，以安全监测成果为基础，结合地质条件、环境量的变化对渠坡变形的产生进行全过程解析，重点分析了降雨量对渠坡变形的影响；针对监测分析成果，对存在潜在失稳部位采取工程处理措施，并利用监测数据的变化情况评价了工程处理措施的工程效果。监测分析研究成果及工程处理措施可对今后类似渠坡运行中出现失稳状况时提供参考与借鉴。     

南水北调中线陶岔至鲁山段渠道防渗排水设计

为了减少南水北调中线工程总干渠的输水损失,采用渠道全断面现浇混凝土衬砌的防渗措施,对于土质较好且渗透系数较小的全挖方渠段,能够起到较好的防渗作用。针对存在侧向或者垂直渗漏问题的渠段,采用复合土工膜加强防渗。对于衬砌结构在地下水位高于渠水位时可能发生失稳的安全隐患,设计了由排水垫层、透水软管和逆止阀等配套的排水设施,并在渠坡采用塑料排水盲沟作为排水垫层。现场施工实践表明,这些排水措施取得了良好效果。     

膨胀土边坡新型支护结构设计

常见的抗滑桩支护结构在膨胀土渠坡的加固工程中效果不佳,且投资较大。借鉴锚拉桩的结构形式,设计了一种由抗滑桩、坡面支撑梁和渠底横梁组成的新型组合支护结构,该结构将传统的悬臂式抗滑桩由悬臂结构变为简支结构,提高了结构承载力。工程实例表明,新的支护结构对渠坡坡面变形和渠底回弹变形具有抑制作用,而且相比传统双排抗滑桩支护方案,工程投资显著减小,为膨胀土渠坡支护设计提供了一种新的永久支护形式。     

泄洪雾化降雨对水布垭大岩淌滑坡地下水分布的影响研究

清江水布垭大岩淌滑坡位于水布垭水电站坝址区后部,正处于溢洪道泄洪时产生的雾化强暴雨中心地带,这种强雾化雨会显著影响滑坡体内的地下水分布,并给滑坡体的稳定带来不良后果。为全面准确地了解大岩淌滑坡体在不同外部入渗条件下的地下水流场分布情况,采用三维饱和非饱和稳定渗流有限元法对滑坡在天然降雨以及高强度雾化降雨条件下的地下水流场分布进行了计算分析,比较了滑体不同防、排渗措施的渗控效果。计算成果显示：滑体在持续的雾雨作用下将处于全部饱和状态,设置防渗排水工程措施能够比较有效地降低滑体内地下水位,即便地表防渗体系存在裂缝等隐患,结合排水洞、孔等措施,也可将滑体内地下水位基本控制在较低范围内。     

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。     

引江济淮工程江淮分水岭软弱夹层对边坡稳定的影响

引江济淮工程江淮分水岭局部存在顺坡向缓倾角夹层,施工期部分深挖方河渠因开挖时间长,已经出现了局部滑坡,初步分析结果表明这与夹层岩土体在大变形条件下强度已接近残余状态有关。为了分析夹层对边坡稳定的影响,对滑坡渠段的原状地层进行了取样,分析了渠坡软弱夹层的强度特性,并结合实际工程断面开展边坡稳定分析,提出了处理措施建议。研究表明,本工程渠坡稳定性取决于渠坡软弱夹层的位置、倾向和力学指标,滑坡部位软弱夹层在大变形的持续作用下已处于残余强度状态,并引发了局部滑坡。为此,对本工程深挖方渠段应结合渠坡岩土的分层结构及强度特性,采用抗滑桩和锚固等支档措施进行加固,同时应做好渠坡排水。     

膨胀土渠道边坡降雨入渗和变形耦合分析

应用非饱和土简化固结理论，模拟枣阳膨胀土渠道边坡在人工降雨过程中孔隙压力变化和变形的发展过程，数值计算结果在定性上与实际观测资料一致。     

土工合成材料在南水北调膨胀岩渠坡加固中的应用

重点介绍了土工格栅、土工袋 2 种土工合成材料在南水北调中线工程膨胀岩渠段渠坡处理工程中的应用情况、施工工艺等,结合现场原位试验对 2 种工程处理措施的效果进行了初步的探讨。研究结果认为, 2 种处理措施均对膨胀岩渠坡有一定的保护作用,土工格栅加筋处理措施的防渗性能和抑制膨胀变形的效果更好。     

考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型

假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。     

丹水撇洪渠右岸边坡的稳定性分析

长阳县丹水撇洪渠右岸边坡沿途有多处变形严重的现象，研究其稳定性对确保渠道安全有重要意义。综合应用刚体极限平衡法和有限单元法分析和评价了该边坡的稳定性。计算分析表明，局部边坡段在各种工况下整体稳定性均不能满足规范要求，并提出了有关治理措施和建议，本方法对类似工程也有一定的参考价值。     

反倾层状岩质边坡倾倒变形时空演化特征研究

为研究反倾层状岩质边坡倾倒变形时空演化特征,以硝洞槽岸坡为研究实例,首先在工程地质资料调查分析基础上对岸坡进行倾倒变形空间分区分析,然后基于地表位移监测资料分析岸坡不同区域倾倒变形随时域变化特征,最后对地表离散位移监测点采用距离反权重插值法得出岸坡倾倒变形位移演化云图,综合分析岸坡倾倒变形时空演化特征。研究结果表明:(1)岸坡前部以水平变形为主,后部以垂直变形为主,岸坡整体变形受控于前部水平变形;(2)岸坡中部条带区域变形控制着岸坡整体变形演化过程,岸坡整体变形滞后于岸坡中部变形,中部条带状变形区位移的增加会诱发后期岸坡整体位移的增加,推断该带状区为倾倒变形锁骨段。     

二滩水电站2号尾水渠边坡处理

二滩水电站２号尾水渠内侧边坡由于地形地质条件不利，又受爆破和雨季地表渗水影响，坡体变形明显增大，处于蠕变拉裂状态。为保证工期和按时截流，经多方案比较，采用了以预应力锚索和回为主的综合处理方案。锚索采用二次注浆全长固结型。经多点位移计，钻孔倾仪和锚索应力计等组成的观测系统的监测结果表明，处理后的边坡变形已趋于稳定，锚索预应力赋存值正常，加固工程效果良好。     

南水北调中线淅川段高填方渠段新型聚脲结构缝修补材料研究

为了加强南水北调中线一期工程总干渠未实施防渗墙、土工膜加厚等加强措施的高填方渠段止水功能,需在渠坡和渠底衬砌板混凝土结构缝处涂抹聚脲材料进行止水。所用聚脲材料不仅要与混凝土粘接良好,还应能够适应结构缝伸缩应变。试验选取长江科学院长江工程技术公司研所发的CW680新型慢反应聚脲裂缝修补材料系统,在淅川六标段渠坡的结构缝(通缝)处进行试验,经过3个月的现场应用与试验,效果良好,能够满足该渠段输水的安全运行。     

考虑太阳辐射的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理

针对太阳辐射作用下季节冻土区渠道衬砌冻害机理研究的局限性,从气象参数的角度,考虑辐射、气温、风速等实际环境因素,结合原型观测资料,通过建立非稳态相变温度场有限元模型,对靖会总干渠混凝土衬砌渠道东西走向段渠坡冻结期热状况及其与吸收的太阳辐射能之间的关系进行分析。结果表明渠基温度场的横向不对称不均匀分布是季节冻土区渠道冻害的主要原因;渠坡日平均日照时长和日平均辐射总量呈横向不对称不均匀分布;阴、阳坡渠基浅层(衬砌板下0.4 m)平均温差与坡板平均太阳辐射量差呈多项式关系;渠基最大温差与深度呈线性关系;太阳辐射吸收系数对渠基热交换影响较大,阴、阳坡板表面最大温差随着吸收系数的增大而线性增加;吸收系数由0.65增加至0.8时,阴、阳坡冻深分别减少25%和37%。