不同降雨条件下的某航电枢纽工程砂砾体围堰稳定性分析

降雨入渗对岩土的力学性质和力学行为有较大影响,不同的降雨条件会导致土体内部产生不同的水力响应。基于江西省某航电枢纽工程,结合Abaqus通用有限元软件,分别考虑实际降雨的三个影响因素(降雨强度、降雨历时、降雨雨型)进行不同降雨条件下的砂砾体围堰渗流及稳定性数值计算与分析。结果表明,围堰体内部渗流速度、孔隙水压力及变形位移随降雨强度和降雨历时的增加而增加,而堰体安全系数则随之下降。同时,堰体渗流和稳定性与不同雨型的峰值分布有较强的相关性,雨强峰值出现越晚,在降雨终止时,堰体的非饱和区孔压、渗流速度等越大,堰体安全系数越小。     

一种有压流下细颗粒泥沙起动试验方法

本文提出了一种有压流下细颗粒泥沙起动时刻定量判别与起动流速测量的方法。结合可升降水塔、钢化玻璃封闭槽道、粒子图像测速系统等,本文开发出压力可调的泥沙起动试验系统,其中水塔用以改变水压,激光用以照亮泥沙颗粒,高速相机用以实时捕捉起动过程。泥沙起动后会散射激光,导致图片灰度急剧升高,依此特征推求起动时刻,并计算起动流速。采用三峡库区原型细颗粒泥沙进行大水压下泥沙起动试验,并与已有起动流速统一公式进行对比。本文试验结果与唐存本1963和窦国仁1999公式的差异较小,受制于试验条件和样本数量的不足,此阶段还无法对各家公式进行优劣比较。今后将开展更多组次不同工况的试验,以期能提出有压流下的泥沙起动流速统一公式并实际应用。     

抛填饱和粉质黏土夹淤泥质土围堰稳定性分析

江西信江双港航运枢纽采用导流明渠开挖的饱和粉质黏土夹淤泥质土进行围堰填筑,施工过程中,水下围堰由明渠浚挖土直接采用挖泥船进行水上抛填,饱和粉质黏土受浚挖和抛填双重扰动,强度低且堰体内分布极不均匀,不仅围堰难于成型,且运行期内易发生堰坡失稳。为了评估这类围堰堰坡的稳定性、探究水位涨落条件下抛填饱和粉质黏土围堰边坡的变形破坏模式,采用有限元软件PLAXIS对信江双港航运枢纽上下游围堰开展不同水位及不同水位升降速率条件下的稳定性计算分析;针对抛填形成的围堰土体强度变化范围大、受环境影响明显的特性,开展堰坡稳定性的敏感性分析,同时,基于安全系数接近于1.0时的坡体最大侧向变形随时间的变化曲线,提出堰体稳定自动监控的预警和报警值。结果表明：采用坡度为1：4~1：5的平缓围堰边坡,通过设置反压平台,围堰在正常水位涨落条件下处于稳定状态;抛填土的强度降低会诱发滑动体从背水面坡脚贯通到堰顶;由于抛填饱和粉质黏土围堰的强度低和不均质性,为确保围堰稳定,须进行侧向变形、渗压及降雨量监测实时监控预警;抛填饱和粉质黏土围堰侧向变形报警值和预警值宜取1.5~2.0、1.1~1.5 mm/d。     

考虑渗透系数随时间变化及固结状态影响的一维固结计算[

固结系数的不确定性是传统固结理论计算局限性的根本原因,传统固结理论计算忽略了在固结过程中渗透系数k和孔隙比e随固结状态和时间的变化。基于工程常用的5种渗透系数预测模型,结合固结度与侧限压缩量的关系,推导出孔隙比e_t的时间函数,构建渗透系数与时间及固结应力依赖的计算公式。将构建的渗透系数计算式代入固结系数C_v中,同时考虑固结状态、固结应力及时间的影响,对经典Terzaghi一维固结理论进行修正。利用已有的试验数据进行对比,讨论预测公式的适用性。最后通过工程案例计算,与Terzaghi一维固结方程和其他修正固结理论对比,结果表明:当上覆荷载较大时,需要考虑固结系数C_v的变化;同时,对比其他修正固结理论,证明了考虑孔隙比e和渗流系数k随时间变化过程的必要性。