基于分形理论的岩石裂隙非线性渗流各向异性研究

针对裂隙岩体非达西渗流问题,开展了不同粗糙裂隙非线性渗流特性的研究。将完整的方形岩块采用劈裂法制成裂隙试件,用三维光学扫描系统量测裂隙表面形貌,并采用Kulatilake提出的自仿射分形维度方法计算表面的分形维度来表征粗糙表面的各向异性特征。根据裂隙流的曲折效应,在Forchheimer定律基础上,提出了水文弯曲度和表面分形幂律关系来表征非线性特点,并由此提出了新的粗糙裂隙非线性分形模型。对各组裂隙试件在2个方向（0°,90°）上进行饱和渗流试验,发现流动符合Forchheimer定律且存在各向异性特点,最后由分形模型,提出了区分达西流与Forchheimer流的新判据。     

速凝浆液岩体倾斜裂隙注浆扩散模型研究

针对以往渗透注浆扩散模型常以水平平板裂隙面为前提,未考虑岩体裂隙面产状对注浆扩散机制的影响问题,选取工程地质灾害处理中常用的水泥-水玻璃双浆液(C-S浆液)为速凝类注浆材料,将C-S浆液流型看成是具有黏度时变性的宾汉流体进行分析。基于流体力学理论及粗糙裂隙等效水力开度的确定方法,同时考虑了浆液自重作用的影响,建立了恒速率注浆条件下反映浆液黏度时空变化的倾斜裂隙注浆扩散模型。在此基础上,推导了浆液扩散区内的黏度及压力时空分布方程,定量确定了注浆压力与注浆时间及浆液扩散距离的关系。最后,借助于室内试验和有限元分析程序,研究了恒速率注浆时不同裂隙面产状下的浆液扩散规律,并将数值模拟结果与理论计算值进行对比,进一步验证了所建立的注浆扩散模型的有效性和合理性。研究成果可为注浆工程速凝类浆液注浆参数的确定提供借鉴。     

相变材料水下自吸式堵漏状态试验研究

在汛期等极端条件下,渗漏是溃堤、垮坝的先兆险情,及时有效地应急处理渗漏病害是切断堤坝溃决灾害链的关键举措。基于一种水下熔化相变材料应急封堵渗漏通道的新方法,开展了石蜡材料水下熔融、渗漏通道自吸入式封堵的试验研究,分析了其封堵效果并总结了相关规律。通过分段量测渗漏通道中的石蜡,经卷积平滑处理出封堵材料沿封堵长度的质量分布曲线,定性描述了石蜡封堵材料在渗漏通道中凝固后的分布情况,并分析了封堵完成后的残余材料。结果表明:封堵过程中,熔融的石蜡材料与周围水体结合良好,易涌入渗漏通道,可实现稳定封堵;封堵长度和有效封堵材料量与初始渗漏流速正相关,封堵线密度随着初始渗漏流速的增加而减小;针对石蜡封堵状态的特征,可将封堵长度划分为碎裂密实段、松散破碎段和断裂密实段。封堵完成后,设备中的残余材料剖面呈楔形状,且残余质量波动幅度较小。     

三岔河水电站一期面板反向水压力破坏处理

三岔河水电站一期混凝土面板受施工期反向水压力作用,造成部分面板发生抬动错位、脱空、开裂、反向渗水等破坏;根据面板破坏的原因、型式、范围及程度等采取了相应的处理措施,经蓄水至今3年的正常运行表明,对面板破坏原因分析与相应的处理措施合理有效,使面板的各项指标达到了设计要求。     

某水电站坝基缓倾角裂隙抗滑稳定概化模式

关于坝基抗滑稳定性,对缓倾软弱结构面的研究较多,而关于缓倾硬性结构面的工程实例报道较少。针对某水电站坝基勘察中发现的缓倾角裂隙,利用勘探平洞和钻孔电视录像,分析了缓倾角裂隙的基本特征、分布规律、发育程度和连通率,然后在此基础上建立了坝基抗滑稳定计算概化模式。分析得出:坝基岩体中缓倾角裂隙属硬性结构面,规模不大,呈随机分布,发育程度不均匀,0.50m投影距时连通率为19.5%～27.1%。将走向与坝轴线夹角≤30°的缓倾角裂隙视为坝基抗滑稳定优势结构面,建立双滑面型、单滑面型两种抗滑稳定计算概化模式。分析思路、建模过程丰富了坝基抗滑稳定性的研究,对于类似工程具有借鉴意义。     

基于高压压水试验的裂隙岩体非线性渗流参数解析模型

高渗压条件下裂隙岩体的渗透特性是高压引水隧洞近场渗流场分析与工程防渗设计的重要参数,一般通过现场钻孔高压压水试验获得。针对钻孔高压压水试验流量-压力曲线的非线性特征,建立了基于Forchheimer方程的裂隙岩体非线性渗流参数(渗透系数k和非线性系数b)解析模型。该解析模型中的渗透系数解析表达式与现行钻孔压水试验规程推荐公式一致,不仅形式简洁,而且物理意义明确,是现行规程推荐公式在非线性流条件下的拓展,可作为高压压水试验条件下钻孔压水试验规程修订的重要依据。对海南省琼中抽水蓄能电站高压岔管区钻孔高压压水试验成果的分析表明:Forchheimer方程很好地表征了高压压水试验过程中流量-压力曲线的非线性特征,本文提出的解析模型为高渗压条件下裂隙岩体非线性渗流参数的合理取值提供了有效的方法和手段,克服了现行钻孔压水试验规程对高渗压条件下裂隙岩体渗透性难以正确表征的局限和由此带来的工程防渗设计风险。     

包气带中裂隙对轻非水相流体运移和分布影响的模拟研究

岩土体中存在的大孔隙、裂隙等,使其呈现出强烈的非均质性。相比均质介质和不含裂隙的非均质介质,轻非水相流体(Light Non-aqueous Phase Liquids,LNAPLs)会优先通过裂隙管道进入土壤中,其运移规律更为复杂,造成的污染更为严重。为此,研究LNAPL在含裂隙基质中的运移与分布规律显得很有必要,研究成果将为裂隙发育区域的污染修复提供理论依据。本文通过室内试验和TOUGH2数值模型分析了裂隙对LNAPL运移及分布的影响。经过分析发现,LNAPL注入后,裂隙中的压强迅速增加,形成以裂隙为核心的、压强逐渐减小的辐射区;LNAPL优先流入裂隙中,以裂隙为核心向四周缓慢扩散,形成圈层状的饱和度逐渐减小的分布区;相同条件下,裂隙越长,同时刻LNAPL的污染面积越大,LNAPL到达饱水带的时间也越短;裂隙的存在,起到了"快速通道"的作用,使得LNAPL在短时间内渗入土壤中,造成严重的污染。     

丰满水电站重建工程高水头地下洞室群封堵设计

正1工程概况丰满水电站全面治理(重建)工程是按恢复电站原任务和功能,在原丰满大坝下游120 m处新建一座大坝,并利用原丰满三期工程。工程以发电为主,兼有防洪、灌溉、城市及工业供水、养殖和旅游等综合利用。电站枢纽建筑物主要由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪系统、左岸泄洪兼导流洞、坝后式引水发电系统、过鱼设施及利用的原三期电站组成。左岸泄洪兼导流洞前期作为导流泄水建筑物使用,工程施     

河南鹤壁浚县卫河河堤决口封堵技术

2021年7月河南遭遇极端强降雨天气,卫河鹤壁段出现超标准洪水,浚县新镇镇彭村段发生决口。针对决口封堵任务,通过现场侦测,采取扩宽保通道路、抢筑防护裹头、宽戗立堵合龙、堤身防渗闭气等技术方案,优化储备料源和道路平台,拓展水上运输通道,加强现场指挥管理等关键技术措施,最终圆满完成了决口封堵任务。