堤坝管状渗漏温度场示踪模型研究

从渗流和渗漏情况下堤坝温度场特征、温度场示踪基本原理，分析了影响钻孔温度分布的因素。对实际问题进行合理假设和科学简化，运用稳定热传导理论，把集中渗漏通道简化为圆管状并作为模型边界条件．建立了二维堤坝管状渗漏温度场示踪模型。利用测井温度曲线的最大异常温度，该模型可以计算渗漏通道的位置、渗漏通道大小、流速等参数．工程实例表明，对于垂向流速较小的地下水渗漏进行温度场示踪是有效的方法。     

堤坝管涌渗漏有限长线热源模拟与实验

堤坝管涌水渗漏改变渗径周围岩土体的原始温度场分布,由此将管涌通道虚拟为一个有限长线热源,引入热传导理论中的热源函数描述这种温度响应,通过虚拟热源法与映像法建立管涌水传热模型。由于渗漏水流速、水温决定线热源的发热率,据此可以依据实测温度数据,地层介质热物性参数以及测量点空间位置,确定出发热率并反推求出渗漏流速。通过室内实验,在不同工况下模拟渗漏水对岩土介质温度场的影响,模型计算值与试验设定值吻合较好。     

堤坝管涌渗漏有限长线热源模拟与试验

堤坝管涌水渗漏改变渗径周围岩土体的原始温度场分布,由此将管涌通道虚拟为一个有限长线热源,引入热传导理论中的热源函数描述这种温度响应,通过虚拟热源法与映像法建立管涌水传热模型。由于渗漏水流速、水温决定了线热源的发热率,据此可以依据实测温度数据、地层介质热物性参数以及测量点空间位置,确定出发热率并反推求出渗漏流速。通过室内试验,在不同工况下模拟渗漏水对岩土介质温度场的影响,模型计算值与试验设定值吻合较好。     

利用温度场计算渗透流速的数学模型

通过温度场探测堤坝渗漏的技术已经得到了广泛应用,利用温度场求解相关渗流参数的理论也得到快速发展。利用温度场计算渗流参数时通常假定存在一条或多条集中的渗漏通道,并在此基础上建立数学模型,计算渗漏通道的渗透流速及渗漏流量,但这种处理方式仅对渗漏通道进行研究,得到的近似结果并不一定符合工程实际。部分学者利用热传导理论及渗流理论建立数学模型,但由于其边界条件假定过于理想,模型在应用过程中存在局限性。在总结前人研究成果的基础上,设定了更符合实际情况的边界条件,建立有限空间内基于渗流问题的二维温度场数学模型,并在一定初始条件和边界条件下解出模型的解析解,最后以西藏某水库为例,验证了该数学模型的合理性。     

基于温度场反分析的堤坝多个集中渗漏通道探测方法

在作者已提出的初始温度均匀堤坝中形成单个渗漏通道的温度场解析解的基础上,运用叠加原理建立了多个渗漏通道的温度场解析式,随后通过六参数Bursa-Wolf模型进行坐标变换,运用反分析建立出基于温度场探测多个集中渗漏通道的模型。将该模型用于分析陡河水库的渗漏问题。分析中将模型简化,建立圆柱状多个渗漏通道温度探测平面模型,先进行单个集中渗漏通道数据拟合,再计算各测点相对于该拟合曲线的残差,对残差作三次样条插值曲线,从而直观地判断集中渗漏通道的数量。计算结果表明,该工程存在3个明显的温度波谷。最后用优化方法计算出左坝肩的3个渗漏通道的确切位置,与实地调查结果一致,较同位素等综合方法定性分析更为精确。     

堤坝渗漏线热源传热模型优化分析

为了利用堤坝温度监测得到的温度场信息反演出渗漏通道的流速,对线热源传热模型进行了优化,并利用室内试验进行了验证。结果表明:优化后的线热源模型在各试验工况下的误差均较小,最大误差为4.975%,能够模拟堤坝的实际传热状态。     

基于粒子群优化算法的温度示踪渗漏探测应用研究

集中渗漏是堤坝发生破坏的主要形式之一,岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与附近的土体发生热交换,形成稳定的异常温度区。文中基于已有的渗漏通道温度场解析式,通过六参数Bursa-Wolf模型进行坐标变换,建立基于温度场探测渗漏多个集中渗漏通道的目标函数,利用粒子群优化算法,通过迭代的方式,对目标函数中的参数进行优化计算,找到最优解。最后运用该模型定量地找出内蒙古某水库的渗漏位置,并与同位素示踪结果相对比,两者结论一致,证明了粒子群优化算法在堤坝渗漏通道反演中的可行性。     

利用稳定温度场探测堤坝面状集中渗漏

分析了水利工程易发生集中渗漏的部位和渗漏通道的主要形式.把稳定温度场探测面状集中渗漏分为正分析和反分析两部分.通过对集中渗漏土体的简化和假设,提出一维和二维热传导探漏模型.利用优化或回归的方法建立了实现温度探漏的反问题模型.为了验证模型的正确性,选取一维模型进行了数值实验,结果表明:勘探数据的分布时探测结果会产生影响;利用稳定温度场探测集中渗漏是有效的.     

温度场反分析法确定大坝渗漏通道位置

岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变。温度示踪方法是运用温度场研究堤坝渗漏的普遍方法,但目前大多进行的是定性分析,只有确定渗漏通道的确切位置及大小,才可有效整治渗漏问题。基于多个集中渗漏通道温度场探漏模型,编写优化程序,针对具体工程进行渗漏通道的测线优化反演,定量地计算出渗漏的位置,并与钻孔实测温度的分析结果进行对比,两者结论一致,证明了该方法的可行性。     

天然示踪法在贮灰场土坝渗漏探测中的应用

简述天然示踪法的概念、地下水温度场和电导场分布特征、热源法原理及电导渗漏测试原理.分析某贮灰场土坝垂向和水平温度分布特征、电导水平分布特征,并利用渗漏探测虚拟热源法模型,计算出该土坝的集中渗漏通道的空间位置、展布特点、范围大小和渗漏强度,为堤坝渗漏治理提供科学依据.     

基于热传导的坝体渗漏模型与工程应用

坝体发生渗漏时,渗漏通道与附近的介质岩体产生热传递,使渗漏通道与岩体温度有规律地改变。利用热传导理论对抽象的线热源模型进行定量分析,确定坝体渗漏水体流速,从而准确地掌握渗漏程度,有效防范坝体安全事故的发生。基于坝体渗漏抽象化模型,运用热流体知识对关键参数进行分析求解。依据工程实测数据定量地计算出渗漏通道的水体流速和通道半径,并与钻孔实测通道流速进行对比,两者结果基本一致,证明了该方法的准确性和有效性。     

裂隙岩体热流模型研究

基于裂隙岩体地区渗流场和温度场的相互作用机理和流体力学及传热学基本原理,研究了裂隙岩体地区一、二维温度场的分布,进而对裂隙水流量、流体性质、水岩温差等影响温度场分布特征的物理量进行了分析,建立了单裂隙岩体地区温度场模型。根据现场温度场数据,就可以计算裂隙岩体渗漏流量、流速等水文地质参数。     

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。     

基于多孔介质平板传热模型的堤坝渗漏模型

当岩土体发生渗漏时,渗漏通道内的流体与岩土体会发生热量交换,造成渗漏通道附近地层温度发生改变。基于饱和多孔介质能量方程,在局部热平衡假设的前提下,考虑固相骨架与孔隙流体之间作用的能量耗散和流体流动方向的传热效应,建立了流体在多孔介质平板通道中的传热模型,根据确定的边界条件,利用分离变量法求得模型的解析解。将该模型应用于某水库大坝的一个渗漏通道渗漏速度反演分析,结果表明:所建立的传热模型用于研究堤坝渗漏是可靠的。     

基于温度场和电阻率成像的土石坝渗漏诊断试验研究

通过对3种不同类型的土石坝模型进行温度场试验和电阻率成像试验,把不同的反演结果同模型实际渗漏通道进行对比,对结果的精度进行评价,比较两种方法各自的优缺点,为实际土石坝渗漏隐患探测提供一定的参考。温度场试验能够比较准确的表示出渗漏方向但还不能准确表示出渗漏通道的位置。电阻率成像试验能够准确的表现出渗漏通道的位置,同时试验结果非常直观。通过对比分析表明,在土石坝渗漏诊断方面电阻率成像方法明显优于温度场法,电阻率成像法比温度场法试验过程更方便、精度更高。     

土石坝渗漏通道电场分布规律研究

为研究土石坝渗漏通道电场分布规律,首先通过土石串联－并联混合结构模型推导了土石复合介质的电阻率;其次将土石坝渗漏通道进行模型概化,推导了概化后渗漏通道内外的电场分布;再结合土石复合介质电阻率求取了土石坝渗漏通道概化后模型的电场分布,获得了渗漏通道内外电场分布响应规律;最后将点源电场作用下不同土石比复合介质在不同含水率、不同孔隙率条件下的电场分布规律通过有限单元法进行模拟,基于模拟数据对典型断面进行Ｓｕｆｆｅｒ成像,进一步明确了土石比、含水率、孔隙率等不同因素对土石坝渗漏通道电场分布规律的影响,所得不同影响因素作用下的土石坝渗漏通道电场分布规律。     

土坝渗漏通道检测及其处理技术

通过测定地下水流速,判定土坝渗漏通道的位置,针对具体渗漏位置进行处理,实现土坝渗漏通道的精准化检测。最后,利用模拟渗漏软件进行对比实验,将提出的土坝渗漏通道检测技术与传统检测技术进行对比,证明提出的检测技术在检测效率上优于传统检测技术,能够对土坝渗漏通道进行有效检测与处理,为研究土坝渗漏通道检修提供理论和实践支持。     

分布式光纤测温系统在探测堤坝渗漏中的应用

温度示踪渗漏探测原理 将温度作为调查堤坝渗漏的示踪物理量,通过测量不同对象的水温监测和研究堤坝渗漏,是国内外正在发展的一项新技术。库水产生渗漏部位的热效应会使该处及其周边温度场发生变化,渗流场和温度场之间表现出一定相关性。研究堤坝及坝区钻孔地下水温度场的变化可以为分析堤坝渗漏情况提供重要参考。     

准脆性介质热流固及损伤耦合效应的数值模型

运用热流固耦合理论,在岩石破裂过程分析系统(Rock Failure Process Analysis,RFPA)的基础上实现了温度-渗流-应力-损伤(Thermo-hydro-mechanical-damage,THMD)的多场耦合数值模型,并以此为工具进行了水工结构中温度场随渗流和应力而变化的规律研究。结果表明,水的流动导致的热量迁移现象可以用于分析水工建筑物的水温异常,并可将其作为结构是否出现了渗漏的一种监测手段。对破坏过程中温度变化规律的数值试验研究表明:在初始加载阶段,试样中的原生裂隙随着应力的不断增加而闭合,导致透水能力以及渗流速度的降低,渗流对温度场的影响作用也随之而逐渐减小;但当试样中的应力水平达到其峰值强度时,损伤急剧增加并形成了渗漏通道,渗流速度增大,试样顶端的温度也急剧升高。数值模拟得到的温度场随渗流速度和方向、应力、破坏三因素的变化规律有助于完善温度探漏的相关理论。     

准脆性介质热流固及损伤耦合效应的数值模型

运用热流固耦合理论,在岩石破裂过程分析系统（Rock Failure Process Analysis, RFPA）的基础上实现了温度－渗流－应力－损伤的多场耦合数值模型,并以此为工具进行了水工结构中温度场随渗流和应力而变化的规律研究。其结果表明,水的流动导致的热量迁移现象可以用于分析水工建筑物的水温异常,并可将其作为结构是否出现了渗漏的一种监测手段。通过对破坏过程中温度变化规律的数值试验研究表明：在初始加载阶段,试样中的原生裂隙随着应力的不断增加而闭合,导致透水能力以及渗流速度的降低,渗流对温度场的影响作用也随之而逐渐减小;但当试样中的应力水平达到其峰值强度时,损伤急剧增加并形成了渗漏通道,渗流速度增大,试样顶端的温度也急剧升高。数值模拟得到的温度场随渗流速度和方向、应力、破坏三因素的变化规律有助于完善温度探漏的相关理论。