强透水地基岸墙稳定性与墙前水位骤降关系研究

对于潮汐、洪水、水库开闸降水等存在水位下降较快的地区,挡土墙稳定性设计越来越受到工程界的重视,但水位骤降条件下挡土墙墙前、墙后水位关系的研究还不够深入,稳定性影响规律也不够明了,挡土墙稳定性设计还存在许多安全隐患。以模型试验、数值模拟、理论研究相结合对某工程强透水地基箱型岸墙进行研究,结果表明:在不同降水速度、不同墙后填土渗透性下,挡土墙的稳定性先减小再增大,稳定性最差时刻发生在墙前水位处于3/5~3/4墙高,在各种条件下的最小抗倾和抗滑安全系数均比设计骤降工况计算得到的安全系数值大;影响挡土墙稳定性的关键因素是水土压力及墙体的有效重力的共同作用,并不一定是墙前、墙后水位差最大的时刻。     

扶壁式挡土墙控制工况探讨

以汉江白河县城防洪工程扶壁式挡土墙不同的填土高度为研究对象,采用理正岩土计算软件和ANSYS三维有限元分析软件,计算扶壁式挡土墙在各工况下的安全系数和应力变化,并引入水位降幅比,分析了水位骤降工况下扶壁式挡土墙的稳定性和受力状态,综合稳定性和受力状态2个因素对挡土墙的影响,判断扶壁式挡土墙的控制工况。计算结果表明,扶壁式挡土墙的控制工况与其墙后填土高度有关,当墙后填土高度和挡土墙高度相同时,其控制工况为水位骤降工况;挡土墙顶部出现悬臂段,挡土墙的稳定性较好,墙前高水位条件下,墙体拉应力急剧增大,挡土墙的控制工况为校核洪水位工况。可以此确定水工挡土墙工程控制工况。     

平原感潮河道防汛墙排水通路设置探讨

分析挡土墙设置排水通路对挡土墙稳定的影响，并根据感潮河道防汛墙前潮位与墙后地下水位变化的特征，提出在感潮河道建设防汛墙需根据防汛墙所处位置、墙前后水位、墙后地面高程及墙后填土特性，设置或取消排水通路，探讨设置排水分设集水、排水等不同排水通路的可行性，从而为平原感潮河道的防汛墙建设与设计提供参考依据。     

水位降落条件下非稳定渗流试验研究

水位降落时产生的非稳定渗流场对坝坡的渗流和稳定影响较大。通过砂槽模型室内试验模拟了粉砂、细砂、黏土等多种材质的边坡在水位降落过程中的非稳定渗流物理过程,分析了水位降落过程中上游边坡的渗流场特点,比较了不同边坡材料、渗透特性、坡比和水位降落速度的泄水过程中边坡渗流场自由面形式和等势线变化特点,重点研究了给水度μ、渗透系数k、库水位降落的速度v对自由面最高点、上游边坡中的孔隙水压力、坡降的影响,定量分析了水位降落时k/μv判断骤降、缓降、快降的标准,探讨了非稳定渗流浸润线的计算公式。结果表明：渗透系数小、给水度大的土坡在水位降落过程中产生的上游边坡孔隙水压力值和渗透坡降较大,非稳定流场自由面最高点位置也更高;水位降落时的上游边坡渗流方向指向坡面;浸润线最高点高度与坡前水深的比值h0/H与降落时间t/T间存在线性关系,k/μv作为判断骤缓降的指标与其线性系数呈指数关系。     

库水位骤降条件下涉水边坡抗滑桩加固效果

针对工程实践中涉水边坡抗滑桩设计技术规范欠缺、计算模型过于简化等问题,采用强度折减拉格朗日差分法模拟分析水位骤降速度、水深坡高比、抗滑桩桩位等因素对涉水边坡抗滑桩加固效果的影响。结果表明:库水位骤降速度越大,抗滑桩加固后的边坡安全系数越小;与抗滑桩加固前相比,抗滑桩加固后水深坡高比与边坡安全系数的关系发生了较大变化,应计算最大库水位骤降速度工况下不同水深坡高比对应的边坡安全系数,取其中最小的边坡安全系数作为边坡稳定性判别依据;库水位骤降条件下,抗滑桩布设的位置对边坡加固效果具有较大影响,可根据不同桩位条件下的水深坡高比与边坡安全系数的关系曲线确定合理桩位。     

库水位骤降对高面板堆石坝面板脱空的影响

为研究库水位骤降对于高面板堆石坝面板脱空的影响规律,通过系统分析与比较,选择了面板与坝体材料的本构模型以及二者之间的接触面模型,分析提出了大坝施工加载及蓄水过程的模拟方法以及面板脱空的模拟方法。以某面板堆石坝为例,按照不同的库水位骤降速度与骤降幅度制定4种方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算以及脱空模拟。然后通过对比分析4种计算方案的计算结果,系统总结库水位骤降速度与骤降幅度对面板堆石坝面板应力变形及面板脱空的影响规律。结果表明:在库水位下降幅度一定的条件下,随着水位下降速度的减小,面板的脱空值有所减小;在库水位下降速度一定的条件下,随着水位下降幅度的减小,面板的脱空值也相应减小。因此,在实际面板堆石坝工程中,需要控制库水位的骤降速度与骤降幅度,以防止面板脱空现象的发生。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

三峡库区蔡坡堆积体库水位联合降雨工况下的渗流特性及边坡稳定性研究

目前,关于库水位联合降雨不同工况组合下滑坡渗流稳定问题的研究较少,为此基于非饱和渗流及稳定分析理论,以三峡库区蔡坡堆积体为研究背景,利用Geostudio软件对降雨、库水位及其组合工况下的堆积体边坡的渗流特性及稳定性进行了数值模拟,得到了边坡不同部位的孔压变化、边坡的安全系数曲线及湿润锋发展规律。结果表明:库水位骤降速率越大,则孔压下降越快,降雨强度越大,则孔压上升幅度越大,单纯降雨孔压上升幅度要大于库水位骤降情况孔压下降幅度。降雨发生在库水位骤降不同时刻的孔压特性综合了单纯降雨与单纯库水位下降的综合特性,位于边坡下部的孔压值要大于上部。库水位骤降下安全系数先降后升,降雨情况下安全系数先下降后保持稳定,单纯降雨导致的安全系数降幅要大于单纯库水位骤降情况,降雨发生在库水位骤降不同时刻下,安全系数在降雨时刻有一个突降,其中降雨发生在第6～8 d安全系数最小。降雨联合库水位骤降边坡失稳概率最大。库水位骤降速率越大浸润线越下凸,降雨强度越大边坡表层的湿润锋发展越充分,降雨与库水位联合作用下湿润锋变化规律相似,但是浸润线的下凸程度不同,这是导致这种情况下边坡安全系数不一致的原因。     

坡前水位降落对边坡稳定性影响试验

基于室内模型试验模拟水位降落过程中边坡渗流场变化,得到不同坡形、降落速度、土体材料和降落差对边坡渗流场及稳定的影响。研究表明,边坡水位下降初期,边坡内外孔隙水压力差值随着边坡水位的下降逐渐增大;边坡水位下降后期,边坡前缘水位趋于稳定,边坡内外孔隙水压力差值逐渐减小,边坡渗流场接近稳定状态。渗透性能好的土体,当边坡前缘水位处于稳定状态后,边坡内部孔隙水压力衰减速度较渗透性差的土体快,水位下降对边坡稳定性的不利影响更显著、时间也更久。水位降落速率、落差和坡形均对边坡有显著影响,随着水位降落速率增大、落差增大和坡比增大,边坡更易失稳发生破坏。     

溃坝洪水演进及溃坝水流对下游坝体冲击研究

坝体溃决后大量库水会在短时间内下泄形成溃坝洪水,会对下游结构物安全存在巨大威胁。本文基于RNG k-ε湍流模型对三维溃坝洪水的演进及溃坝波与下游坝体的相互作用开展系统数值研究,主要讨论了溃坝波的演进规律、下游垂直坝体处冲击压强随时间的变化和分布规律,以及上下游不同水深比α对冲击峰值压强的影响。研究表明:溃坝波在演进时会导致下游水面线峰值呈现一个先增加随后坦化的趋势,随后受到下游坝体壁面的影响,溃坝波接触壁面后发生壅水,波高迅速增加。上下游水深比α=0.3时,其下泄洪水波的相对峰值达到最大值。随后随着水深比增大,其溃坝波传播速度和各监测点水位峰值均减小;瞬时冲击压强值随着水深比α增大而减小且与第一次冲击后最大压强值的比值减小。造成下游坝体上部分测点的压强主要为静水压强,下部分测点压强则主要是冲击压强和静水压强;垂直方向的峰值压强分布呈现先减小再变大再减小的趋势而水平方向呈对称分布,且最大冲击压强出现在下游水深之上的第一个点,由冲击压强产生。     

台阶式加筋挡墙验算的对比分析

采用加筋挡墙设计软件MSEW3.0, 对台阶式加筋挡墙不同平台宽度、上下墙高度的变化以及采用综合坡率法等几种不同工况下加筋土挡墙稳定性进行验算, 对比分析计算所需筋材长度和所需筋材强度的变化以及不同工况下所需筋材用量的不同。土工格栅筋材的用量随上墙高度的增大而减少。一定范围内, 随平台宽度的增大, 计算所需的每延米挡墙土工格栅筋材的数量逐渐减少;但是随着平台宽度的继续增大, 计算所需土工格栅筋材的数量逐渐增加。综合坡率单级加筋挡墙比对应的台阶式加筋挡墙所需的每延米土工格栅筋材的数量少, 而且随着平台宽度的增加, 采用综合坡率单级加筋挡墙的土工格栅筋材节省量显著增加。     

高密度电法在挡墙测量中的应用

常规电法测量挡墙存在施工效率低的缺点,而高密度电法主要是以各种地下地质体的电性差异为基础,根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率地质体的赋存情况,测量效率优于常规电法。将高密度电法用于南十里长沟主流左岸挡墙测量中,结果表明:挡墙高度约为2.3 m,墙后土体中潜水位埋深为3.1~3.8 m,挡墙体内部及内侧土体中空洞总体不发育,局部存在欠密实或空洞,挡墙厚度变化不大。高密度电法所得检测结果与地质雷达所得结果以及开挖所得结果一致,表明高密度电法应用于挡墙测量中是可行的。     

上海地区特深圆形竖井开挖承压水控制技术及效果

苏州河段深层排水调蓄工程云岭综合设施和苗圃综合设施竖井基坑施工首次要求对上海地区第三层承压含水层水位进行控制。结合云岭综合设施特深圆形竖井开挖承压水控制工程实例,在分析承压含水层的分布特点和工程采取的降水措施的基础上,以工程实测数据为基础,分析软土地区深层承压水控制工艺和控制效果。结果表明：工程采取的竖井地墙和外侧防渗墙两层隔水措施,首次实现了上海地区第三层承压水降水,最大水位降深达到57.8 m,保证了基坑的稳定性。实测数据显示防渗墙外的水位降深小于防渗墙与围护结构之间的水位降深,水位降深速率具有相同的规律;各土层孔隙水压力变化与承压水降水相对应,承压水水位开始恢复后,迎土面深层孔隙水压力明显增大,且深度越深,孔隙水压力增大的趋势越明显,迎坑面水压力变化则较为平缓。所得结论可为今后上海地区类似工程施工和深层地下空间开发提供参考。     

某水闸左岸挡土墙开裂原因分析及处理措施

根据现场调查和位移监测资料，分析了导致水闸挡土墙开裂的可能原因，并通过极限平衡法计算分析得出挡土墙开裂的最可能原因为挡土墙外侧存在较高边坡，汇水面积较大，当遇强降水或连续降水时，从上部边坡下渗的地下水会导致墙后水位增高，水土压力增大，从而导致挡土墙发生滑移或错动。针对挡土墙现状，对常用的挡土墙加固方案进行比选，提出了采用旋喷桩+微型钢管桩+锚杆的方案进行加固处理，为类似工程提供参考。     

膨胀土挡墙侧向膨胀压力研究

通过大型模型试验,研究了深层浸水条件下膨胀土挡墙侧向膨胀压力的变化规律.结果表明,随着浸水时间的增加,挡墙侧向膨胀压力逐渐增长到最大值,尔后,若挡墙为不能移动时,压力稳定在最大值附近,但若挡墙是可移动的,则压力逐渐减小至稳定值.挡墙可动与不能移动的最大侧向膨胀压力之比约为0.45,挡墙可动时的最大侧向膨胀压力与稳定侧向膨胀压力之比约为1.3～1.5.综合考虑了膨胀力与含水率、含水率变化与深度、膨胀率与上覆压力、膨胀力与膨胀率的关系,提出了侧向膨胀压力计算方法,分析了侧向膨胀压力的垂向分布模式和影响因素,计算结果与模型试验结果较吻合,此外,还推导了侧向膨胀压力的合力及其作用点位置.     

设置排水管的挡土墙墙后地下水面线空间分布的计算方法

对于挡土高度较大的挡土墙，当墙后填土中的地下水位很高时，会对挡土墙的稳定和地基中应力和不均匀系数造成非常不利的影响．为了解决这个问题，经常采用在挡土墙中布置排水管的办法来解决．正确计算墙后的地下水面线，对确定挡土墙的断面尺寸和保证挡土墙在运行中的安全非常重要．采用布辛尼斯克(Boussinesq)方程，采用高斯一塞得尔迭代法求解，可以求出墙后地下水面线的空间分布．据此设计人员可以确定排水管的布置，计算墙后地下水的作用，确保挡土墙的安全．     

南水北调中线总干渠冬季输水过渡期运行控制方式探讨

以南水北调中线总干渠为对象，研究了冬季输水过渡期，局部渠段的闸前变水位运行方式及整个干渠的闸门控制算法。将闸前变水位运行方式的实现过程分解为闸前常水位运行和变水位蓄量补偿两个同步进行的过程，分别完成流量变化目标和蓄量变化目标。设计了整个干渠结构统一的闸门控制算法，不仅能够实现闸前变水位与闸前常水位运行方式间的切换，还能实现二者的联合运行。闸门控制算法由前馈控制、反馈控制和解耦三个部分组成。在总干渠全线上数值模拟了冬季输水前，安阳河闸以北抬升控制水位而以南维持不变的过程。结果表明，在2d时间内，安阳河闸以北的控制水位可由设计水位抬升至加大水位，整个渠道的水力过渡过程平稳，水位波动符合安全限幅要求。     

木头滩引水工程扶壁式挡土墙设计

分析比较了扶壁式、悬臂式、衡重式挡土墙的优劣后,推荐木头滩引水工程选用扶壁式挡土墙方案,并对其进行设计及稳定计算。