荆江大堤盐卡险段地下水渗流场模拟研究

采用美国地质调查局(USGS)的Visual Modflow软件，通过对荆江大堤荆沙市盐卡险段不同水位条件下以及在高水位下(10和13m水头差)不同处理模式(存在天窗模式、改变人工填土渗透系数模式、减压井模式和防渗墙模式)的模拟，结果表明：(1)在高水位下，减小人工填土的渗透系数可明显减少渗透破坏。(2)当存在渊塘或天窗时，减压井对防止管涌发生有更为明显的效果。(3)防渗端对防止渗流破坏也有一定的作用，防渗墙深度达到中间的粘土层(20m的深度)，能达到彻底治理险情的效果。     

悬挂式防渗墙防渗效果的模拟试验研究

 在实验室渗流槽中进行有悬挂式防渗墙的二元结构堤基的渗流模拟试验,取得不同贯入度悬挂式防渗墙防渗效果的系列试验成果。论证悬挂式防渗墙对上层为低液限黏土、下层为低液限粉土的二元堤基在发生渗透变形时有阻滞渗透变形发展的重要作用。对于上部为粉质黏土,下部为粉土的二元结构堤基,发生渗透变形时首先在粉土层的薄弱部位发生涌砂,接着在粉质黏土层与粉土层的结合层面发生接触冲刷,在水位持续升高到超过临界水位后,渗透通道从下游向上游发展而贯通,即发生渗透破坏。同时,研究发现,在悬挂式防渗墙作用下,堤基土发生渗透破坏的条件有明显改善,表现在渗透破坏时的作用水头有较大的增长,临界表观水力梯度有明显提高,渗流量显著减小,孔隙水压力分布发生变化。研究结果表明,悬挂式防渗墙可以有效控制渗透破坏的发生条件,而且施工相对容易,也比较经济合理,可以在工程中推广应用。     

对“安庆城市防洪堤渗流控制”一文讨论的答复

感谢葛孝椿先生对"原文"的讨论,现就反演计算和减压井的平面计算问题答复如下：1水头和流量条件是渗透系数反演中取得唯一解的保证这一点众所周知,在毛胡熙先生所著《渗流计算分析与控制》[1]。一书中也充分说明。"原文"对7个典型断面的渗透性反演分析中遵循议原则,在各断面实测并流员资料确定的前提下利用测压管水头实测资料进行各土层渗透性的最优化农解一但有些断面或本身无井,或某些反演年份无井,也就无们应流量资料,反演所得仅是各土层渗透性的则对比值,在实际渗流分析时以其它年份或其它断面的表层弱透水层的k值代之.而分别得到各土层透水性的绝对值,并以多组不同年份和江水位下实测资料予以校校该反演值。因此"原文"在     

高围压条件下含充填裂隙类岩石水渗流试验研究

 进行高围压、高水压条件下的含充填裂隙类岩石的渗透性试验研究,根据配比试验,制作模拟砂岩的试样,并应用自主研发的三轴试验仪器进行试验研究。研究发现：(1) 不同充填裂隙试样的渗透系数不同,但不同围压下渗透系数均处于同一数量级;(2) 围压升高时,充填裂隙介质的渗透系数呈下降趋势;(3) 渗透结构面几何特征是影响试样渗透性的主要因素之一;(4) 试样渗透性规律应建立在试验的基础上。     

防渗墙和水力截获井防控填埋场污染的模拟研究

本文基于算例模型,采用数值模拟方法对比研究了不同渗透性和含水层厚度条件下,垂直防渗墙和水力截获井的污染防控效果。结果表明:,含水层厚度越大,渗透系数越高,水力截获井的效果越明显,水力截获井间距可以越大,通过截获井的优化布局,可以实现防控效果等同于垂直防渗墙;对于含水层厚度小、含水介质渗透性较差的场地,水力截获井效果较差,建议使用垂直防渗墙。在此基础上,对某规划建设的危废填埋场的污染防控措施进行了对比研究,根据不同防渗措施污染物运移模拟预测结果,推荐水力截获井技术作为该填埋场地污染防控措施。水力截获井污染防控效果可以等效垂直防渗墙,降低工程建设费用的同时可有效控制地下水污染风险,对条件相似填埋场污染防控措施实施具有借鉴意义。     

顶管穿河工程渗流特性三维有限元分析和评价

针对顶管穿河工程易诱发堤坝发生渗透破坏现象,文章结合某顶管穿河工程,确定了顶管施工对河流堤防渗流影响的范围,建立了饱和-非饱和渗流分析三维有限元模型,分析了顶管穿河工程堤防的渗流特性,研究了顶管施工和防渗墙施工缺陷对渗流特性的影响。结果表明,各工况下高压旋喷桩防渗墙、堤身与堤基的最大渗透坡降均小于相应材料的允许渗透坡降;当顶管施工扰动范围内的土体渗透系数增大时,通过高压旋喷桩防渗墙的水头损失增大,高压旋喷桩防渗墙的阻水作用更为显著;高压旋喷桩防渗墙施工缺陷会降低高压旋喷桩防渗墙的水头损失,需要保证高压旋喷桩防渗墙的施工质量,避免因施工缺陷形成渗漏通道从而降低防渗墙的防渗效果。     

低渗透咸水地层双面水平井降水试验研究

冀中平原土地盐碱化比较严重,弱咸水层埋藏浅、渗透性低。研究适合浅层低渗透性含水层地下水开采的水平井技术,通过对比分析相同抽水条件不同工艺,以及同一水平井不同抽水方式的降水方案,比较不同工艺水平井降水效果,通过实验数据整理分析不同工艺水平井降水条件下的地下水渗流主要特征,优选出适用于浅层弱渗透性地层的水平井结构类型和抽水方式。试验结果表明,水平井技术有效提高了浅层低渗透地层中降水效率;靠近水平井的水头损失更大且速度很快,而越远离主井,水头损失逐渐减小,下降速度也有所减缓;径向断面的水头形成"凹"型抛物线,切向总体形成"盆状"抛物线;试验区的浅层弱渗透性地层优先选用井深15 m、井径160 mm的水平井,其中滤水管选用轻质贴砾过滤器,抽水设备选用真空泵。     

降雨前、后夯实填土边坡破坏模式试验研究

依据相似模型原理,通过室内大型试验箱试验模拟了7 d持续降雨及随后2 h强降雨条件下夯实填土边坡的变形、破坏特性,并与非降雨条件下的结果作了对比分析,探讨了此类边坡在降雨前、后的破坏模式,指出夯实填土边坡在降雨前取平面–凸弧面组合破坏模式,降雨后取平面–悬链面(一支)组合破坏模式,它们均为复杂破坏模式,以往近似地沿用圆弧破坏模式对其进行稳定性分析和支护参数的计算是不尽合理的。     

“以管代孔”———排水孔模拟方法探讨

 依据渗流基本原理, 提出了“以管代孔”模拟岩体排水孔的新方法, 将排水孔作为强渗透性能的导水管单元反映在渗透介质结构中, 按流量和水头等价原则确定的单孔等效渗透系数体现了排水孔性能与孔距及岩体渗透性之间的关系, 能模拟不同条件下的排水效果, 为岩体排水优化设计提供了新的方法。     

唐家山堰塞体渗流稳定及溃决模式分析

 在准确获取唐家山堰塞体地质结构(从上到下依次为①层碎石土、②层块碎石和③层似层状碎裂岩3层结构)及相关渗透参数基础上,采用Visual Modflow可视化三维软件,模拟4种堰塞湖水位(710,720,730和740 m)条件下不同土层的渗流速度和渗透坡降,表明由于②,③两层颗粒粗大、渗透性好,总体表现出稳定流的渗水特点,整体坡降变化稳定,中间不会出现如低渗透黏性土的紊流状态、渗透坡降出现拐点以及管涌渗透特点。而下游侧①层碎石土由于沿第③层形成的贯通性渗流在下游侧穿越该层渗出形成的最大坡降会大于允许坡降,将导致堰塞体下游发生零散或局部渗流破坏,且临界堰塞湖水位为726 m。随堰塞湖水位抬升,整个堰塞坝体出现的溃决模式为：下游侧表层碎石土层因渗透破坏和溯源侵蚀,同时因进口段地表水流漫顶淘刷,最终导致上部第①层碎石土被侵蚀、淘刷带走。随着第①层被淘刷、水流速度加大又进而会带动第②层块碎石被逐渐冲刷下切,但不会发生整体溃决,而第③层似层状碎裂岩将保持稳定,侵蚀和淘刷的下限深度就是第③层似层状碎裂岩顶部。     

土体渗透稳定性的填充系数分析计算方法

土体渗透稳定性研究包括地层构造特征、砂砾卵石管涌、互层土的层状管涌和自然界的不可抗力因素等几个方面,过去基本上只研究砂砾石的管涌问题。本文对管涌地层构造和层状管涌进行了分析。应用453个管涌试验资料,对现有的国内外7种砂砾石渗透定性分析计算方法进行了验证。提出了填充系数理论,制订了土体渗透破坏形式的填充系数判别式和管涌临界破坏坡降计算图。管涌研究成果在长江、黄河治理工程中应用并取得了明显效果,防洪、泄洪能力显著提高,长江航运能力也提高1.2倍以上,综合经济效益巨大。长此以往,类似1998年的长江特大洪水灾难,可望永远不再发生。     

水位下降时堤防稳定性研究

对水位下降时长江堤防某断面的稳定性进行了分析。这对今后堤防工程的维护和治理有一定的参考价值。     

复杂巨厚第四纪松散沉积层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟——以上海地铁4~#线董家渡段隧道修复基坑降水为例

针对长江三角洲地区分布有复杂巨厚第四纪松散沉积层,且具有较高的承压水位,其深基坑降水的模拟、预测难度大。以上海地铁4#线董家渡段隧道修复基坑降水为例,建立基坑降水三维渗流模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达150 m、基坑周围挡水连续墙埋深达65 m、抽水井埋深达59 m、抽水井过滤器埋深为44～59 m及30口抽水井联合降水情况下,基坑中心下伏第2承压含水层中部降压段水位降至埋深43.35 m时的地下水复杂流动状态。经后续工程验证,该结果正确、可靠,该理论用于模拟预测此类地区深基坑降水引起的地下水流场变化具有较高的可信度。     

长江中下游一级阶地地层结构特征及深基坑变形破坏模式分析

总结分析了长江中下游一级阶地地层结构特征,即由上部软弱粘性土与下伏砂性土层构成的二元沉积韵律,及其对深基坑工程的影响;探讨了软土深基坑的主要变形破坏模式。针对由于开挖软土层而引起的基坑变形、坑底隆起和整体失稳,以及由于揭露或揭穿含水层所产生的地下水水患和抽降承压水造成的地面沉降等深基坑工程环境影响,提出了相应的防治措施和建议。     

蓄水期库岸古滑坡的水动力学响应监测——以三峡库区泄滩滑坡为例

水库岸坡失稳是伴随水电工程建设而产生的一种地质灾害，一般认为主要是由于水库蓄水或运营导致岸坡水动力条件的不利演化造成的。国内外水库岸坡失稳的实例很多，但是岸坡的水动力条件演化过程主要以渗流计算所获得的渗流场作为依据，缺乏系统完整的现场监测资料。以三峡水库蓄水为契机，在湖北秭归县泄滩古滑坡体上建立了一套自动水文监测系统，监测内容包括水库水位、滑坡体水位、渗压与降雨量等。从监测成果来看，岸坡的水位(或渗压)上升速度明显滞后于库水位上升速度，滞后时间与岸坡的渗透性有关，滑带、滑坡影响带和基岩的渗透性相对较弱，滞后时间较长，但是滑坡体的渗透性良好，滞后时间较短；水位观测井的观测成果存在误导，需要结合观测井结构进行分析，建议尽可能使用标准管结构；降雨引起的滑坡体水位上升量和滞后时间与降雨强度关系密切，降雨强度越大水位上升量越大，水位开始上涨的时间越短。因此，对降雨的影响分析有必要考虑雨型，确定合适的基准时间单位。就泄滩滑坡而言，以小时为基本时间单位较为合适。     

三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制研究——以龙江红岩子滑坡为例

三峡水库蓄水后,滑坡成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和降雨是导致滑坡的重要因素。以龙江红岩子滑坡为例,研究三峡库区碎石土质岸坡失稳启动机制。基于FLAC^3D渗流分析模块功能和算法对三峡库区龙江红岩子滑坡的机制进行研究。根据龙江红岩子岸坡的地形、地质条件,建立了龙江红岩子滑坡渗流模拟有限差分计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。通过编写内置的FISH函数对降雨入渗、不同库水位等工况进行模拟,得到了位移场的变化规律,分析了不同库水位及降雨条件下碎石土质岸坡的稳定性,揭示了岸坡在降雨和水位下降过程中的稳定性衰减过程。降雨和水位骤降的共同作用是龙江红岩子滑坡的触发因素。为研究不同库水位和降雨条件下碎石土质库岸滑坡稳定性提供了依据。     

北江大堤石角堤段防渗工程效果分析

 广东省北江大堤石角堤段为强透水地基,历史上汛期多有险情发生。该堤段采用高喷截渗墙、填砂压渗、反滤排渗体、减压井等工程措施进行防渗加固处理。工程实施后经过多次洪水检验,石角堤段均可安全度汛,未出现严重险情,但也存在一些隐患。通过实测资料分析和渗流场模拟计算,分析各种防渗措施的功效,认为压渗减压工程对本堤段防渗是有效的,并对大堤的防渗安全进行评价,为堤防的防渗建设提供参考。     

裂隙岩体非恒定渗流场与弹性应力场动态全耦合分析

为更真实地反映在环境条件变化以及施工过程等因素作用下渗流场和变形场的行为规律，在裂隙岩体介质小变形的假定下，基于不可压缩水流在复杂应力状态作用下的裂隙岩体介质中运动的一般方程，建立两场动态全耦合的有限元数值模拟方法。在耦合分析中采用统一域混合模型模拟渗流场，对弹性变形场的模拟则采用多裂隙岩体介质和离散裂隙介质分别模拟的方法。对建立的耦合模型采用四自由度全耦合法结合有限元数值方法直接求解，对无压流中自由面的处理则采用固定网格法中的改进初流量法。最后针对水库裂隙岸坡算例，进行能模拟水库蓄水加载过程的静态、动态耦合有限元分析，揭示水库蓄水过程中裂隙岸坡位移场和渗流场的基本变化规律。分析结果表明，考虑蓄水过程中渗流的动态效应时，将会使水库岸坡产生较大的差异沉陷，从而对岸坡的稳定性产生不利影响，对于缓慢蓄水过程可以近似作为静态问题处理。     

库水位下降对滑坡体稳定性的影响

以三峡水利工程为背景,针对长江三峡库区水位的周期性调节对库岸边坡稳定性可能产生的种种不利影响,计算了在库水位下降期间,滑坡体稳定性受库水位下降速度影响的变化情况。结合库水位下降期间不同渗透系数滑坡体的实际渗流场,对滑坡体稳定性进行了数值计算分析,得到了库区降水速度和渗透系数与边坡稳定性之间的变化规律,对库区边坡稳定性的研究有一定的参考作用。