多级堆排尾矿沉积固结特性实验研究

基于多级堆排尾矿浆体沉积柱一维沉积固结实验,近似模拟一级尾矿子坝内堆排尾矿的沉积固结过程,针对不同排水控制条件下实验尾矿的沉积固结结果进行比较分析,探讨多级堆排尾矿的沉积固结规律。结果表明:尾矿浆体的沉积固结过程明显分为沉积和固结二个阶段;超静孔隙水压力前期消散迅速,后期消散缓慢;排水实验每日平均渗透系数前期逐日下降,后期小幅上升;不同排水控制条件下,固结完成尾矿的干密度及相对密实度均随深度的增加而增大,二者在排水实验各深度处均大于不排水实验。     

高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂分析

以前研究均认为水力劈裂的必要条件是岩体中发生Ⅰ型张拉破坏。实际上，在众多岩体工程中，其断裂破坏型式多属压剪破坏。本文根据断裂力学原理对高水头作用下水工压力隧洞的水力劈裂作用进行了研究，首先研究水工压力隧洞围岩区各种类型裂纹的Ⅰ型应力强度因子的计算方法，讨论分析张开型复合型裂纹发生水力劈裂的理论判据。然后研究压剪断裂的力学机理，分析有水压力作用的压剪断裂应力强度应力的计算及其断裂判据。最后将以上理论应用于某水电工程引水发电隧洞的高压竖井的水力劈裂安全性分析中。     

隧道外水压力确定的渗流分析方法及排水方案比较

隧道外水压力是进行隧道衬砌设计的重要因素.目前,外水压力的确定还是采用根据当地的地下水位折算外水压力的折减系数方法.这是一种粗略的折算方法,并不十分恰当.根据隧道周围岩层的水文、地质条件建立模型,采用三维拟连续介质渗流理论,通过数值计算来确定围岩衬砌上的外水压力场.工程实例计算了隧道围岩岩性为均匀的和非均匀的岩层内部的水头场分布,并设计不同的排水方案,通过计算比较了各种排渗方案的排水效果.结果显示,该方法用来确定隧道衬砌外水压力是可行的.     

格子Boltzmann方法研究岩石粗糙裂隙渗流特性

为研究岩石粗糙裂隙水力特性,建立了基于格子Boltzmann的压力模型。通过对3组不同试件（平板光滑裂隙、矩形非吻合裂隙、随机隙宽裂隙）的模拟,拟合出流量与平均隙宽的关系。研究结果表明,在所计算的10种工况中,3组裂隙中的水流都接近于层流。只有平行光滑裂隙中的水流的流量与平均隙宽近似成立方关系,矩形非吻合裂隙和随机隙宽裂隙中的流量与平均隙宽呈现超立方关系。改变平均隙宽和进出口压力都会导致流量与平均隙宽的关系变化。同时,进出口压力的改变也会造成两者之间产生次立方关系。     

初始细颗粒含量对内部不稳定土体潜蚀机制影响的可视化试验研究

鉴于当前对不同细颗粒含量条件下土体潜蚀过程中土体内部的颗粒运移行为及渗漏通道的形成过程等细观机制的认识尚不清楚,基于平面激光诱导荧光技术(PLIF)的潜蚀可视化试验装置,开展了5组不同初始细颗粒含量土体的潜蚀试验,并探讨了透明土与实际土试验结果的相似性问题。结果表明,细颗粒含量较大时,颗粒移动过程具有明显的倾向性,渗漏通道的形成先出现在下游出口,然后逐渐向其上游侧扩展,最终上下游完全贯通;细颗粒含量较少时,颗粒移动具有较强的随机性,整个试验过程中,均未出现明显的渗漏通道;当配制的透明土熔融石英砂颗粒的粒径为天然土颗粒粒径的4倍时,两者的渗透性比较接近,具有较好的相似性;实际工程中,应重视初始细颗粒含量较高的内部不稳定土体,此类土体一旦发生潜蚀,更容易诱发不均匀变形,威胁工程安全。     

格子Boltzmann方法模拟土体渗流场研究

格子Boltzmann方法模拟土体渗流场,较传统的数值计算方法具有并行计算能力好、能得到流场细节信息、擅长处理复杂边界的独特优势。通过构建入口边界为非平衡外推格式、出口边界为充分发展格式、左右边界为反弹格式的基于通用渗流模型的LBM模型,编程实现格子Boltzmann方法模拟水在同一级配三种颗粒随机分布的土壤中的渗流情况。通过经典算例验证了所编程序的正确性和有效性,并由得到的渗流场图分析发现,土体颗粒的均匀性和通透性较好时渗流场流线的形状和畅通性也较好。     

超固结对防渗墙与高塑性粘土接触结构渗透性的影响

试验中概化了高塑性粘土保护层与混凝土防渗墙之间的接触冲刷过程,模拟了心墙与混凝土防渗墙连接部位过渡区粘土的应力状态和渗流状态,对比了超固结土体与普通土体的渗透性。结果表明,超固结土体在短时间内渗透性明显下降,下降的程度与土体所处的工作应力状态有关,且随时间增长,超固结土渗透性有逐渐恢复的趋势,为高塑性粘土经不同应力历史后的工作状态预测提供了依据。     

三维有限元网格自动剖分的断面节点控制法

 针对计算对象为复杂地层和有大型地下洞室群时, 自动形成三维有限元计算网格较为困难的情况,提出了三维网格自动剖分的"断面节点 控制法"。该法以地质勘探剖面图作为主控制断面,并在主控制断面上完成少量的前期数据 准备,通过不同的合并、连接和插值,在全计算域上一次形成计算空间网格。多个工程计算 实例表明,该法运用简单、适应性强、效率较高。     

Investigation of fluid flow-induced particle migration in granular filters using a DEM-CFD method

In embankments and earth dams, the granular filter used to protect the base soil from being eroded by the fluid flow is a major safety device. In this paper, the migration mechanism of the base soil through this type of filters with a fluid flow in the base soil-filter system is studied by using the coupled distinct element method and computational fluid dynamics（DEM-CFD） model. The time-dependent variations of the system parameters such as the total eroded base soil mass, the distribution of the eroded particles within the filter, the porosity, the pore water pressure, and the flow discharge are obtained and analyzed. The conceptions of the trapped particle and the trapped ratio are proposed in order to evaluate the trapped condition of the base soil particles in the filter. The variation of the trapped ratio with time is also analyzed. The results show that the time evolutions of the parameters mentioned above are directly related to the gradation of the filter, which is defined as the representative particle size ratio of the base soil to the filter using an empirical filter design criterion. The feasibility of the model is validated by comparing the numerical results with some experimental and numerical results.     

平原水库浸没地下水临界埋深分析

平原水库蓄水易产生水库浸没,危害周围农作物和建筑物,需确定平原水库地下水临界埋深。对于农作物,水库浸没导致农作物发生渍害和次生盐渍化,利用作物根系层厚度计算防止农作物发生渍害的临界埋深;引入矿化度级差计算防止土壤次生盐渍化的临界埋深,选取两者最大值作为农作物浸没临界埋深。对于建筑物,引入弹塑体结构计算模型,根据承载力与地基应力的关系计算承载力影响下的临界埋深,根据应力分层总和法确定受附加应力影响的临界埋深,最后利用层次分析法计算权重大小,综合考虑各因素确定建筑物浸没临界埋深。通过提出地下水临界埋深评价方法为减轻浸没危害、预测库区可能发生浸没的地区范围提供了依据。