跨渠建筑物桩基与渠坡非协调变形的处理措施研究

南水北调中线工程沿线布置的交通桥和生产桥,其基础结构设置于两侧渠坡上,施工、运行期间的荷载(特别是水平荷载)作用于渠坡上的桩基础,在桩周一定的范围内将产生桩基与渠坡非协调变形,使基础与渠坡结构层的结合部产生裂缝,影响渠道的安全运行。本文通过理论分析、物理模型试验,研究了几种工程措施,以适应减少桩基与渠坡之间的非协调变形。结果表明:素混凝土措施对桩头变形有较大的抑制作用,同一水平荷载作用下桩头的水平位移明显减少;该措施还可以显著地降低桩身弯矩,减少配筋使用量。橡胶土措施及高塑性粘土措施适应非协调变形的能力相对较强,但是,在采用高塑性粘土措施时,需要校核桩体的抗弯能力。     

南水北调中线一期工程跨渠桥梁设计特点

丁洼东南跨渠桥是南水北调中线工程总干渠南阳膨胀土试验段上的一座大桥,该桥的设计施工对于其他跨渠桥梁的设计施工具有典型意义。通过对该桥桩基础的理论计算和试验结果的对比分析,得出了膨胀土地区大气影响带范围内桩基础负摩阻力应考虑土层深度;通过桥墩止水方案的研究比选,选定了合理的止水方案;最后,提出了解决桥头跳车问题和桥面排水、防护问题的具体方案。其试验结果为今后膨胀土地区的桥梁建设,特别对于其他待建的南水北调中线工程跨渠桥梁的设计和施工积累了宝贵的经验。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和-非饱和渗流有限元模拟

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和-非饱和渗流理论和Galerkin有限元法,建立了三维有限元数值计算模型,对该试验进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性,选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型,详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中变化情况,并计算了渗漏达到稳定时的渗漏量。数值模型计算成果与物理模型试验结果变化规律一致,论证了数值饱和-非饱和渗流方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场,并计算缺陷渗漏量。     

特殊岩土渠坡排水方案计算分析及实施

在膨胀岩渠坡采用换填黏性土方案处理的基础上,对其排水方案进行了计算分析,得出不同边界条件下的相关渗流分析结果。依据对成果的分析,提出了预测地下水水位或施工期地下水水位低于渠底的渠段、预测地下水水位或施工期地下水水位高于渠底3 m以内和高于渠底3 m以上渠段渠坡排水的处理措施。所采取的排水系统相对独立,根据地下水水位及膨胀岩渠段所处位置的不同,采取了不同形式的排水布置,并对坡顶截流沟进行防渗处理。     

基于Kalman-BP融合的南水北调高填方渠道渗漏监测模型研究

针对目前南水北调中线工程高填方渠道渗漏监测设备综合误差大、不能监测渠道断面间渗漏等问题,设计了可用于高填方渠道渗漏的可移动无损监测系统,建立了高填方渠道渗漏状态监测的Kalman-BP融合模型。首先构建一种基于无线传感网的多区域渗漏信息检测平台,将传感器设计成便携式可移动的锥形设备,对渗漏区域的温湿度、土壤含水率、GPS位置信息以及渗流等信息进行实时采集,再通过ZigBee和GPRS将多传感器信息进行无线传输;并结合流场渗漏检测方法,通过试验模型筛选出与高填方渠道渗流相关的特征变量;使用卡尔曼(kalman)算法对关联的物理变量进行滤波和估值;最后将多传感器数据通过BP神经网络进行渗漏状态模式识别,实现渗漏的状态预测,确定坡面渗漏安全级别。试验结果表明,基于Kalman-BP融合模型的高填方渠道渗漏监测模型识别误差较小,达到能在整体上实时监测高填方渠段的渗流状态,可实现南水北调中线工程高填方渠道断面间的坡面渗流非破坏性在线监测功能。     

南水北调中线陶岔至鲁山段排水建筑物布置研究

南水北调中线工程总干渠陶岔至鲁山渠段位于河南省西南,起始于南阳盆地的西部边缘地区,沿伏牛山脉南麓山前丘岗地带及山前倾斜平原延伸。总体上南阳盆地渠段左岸地势较高,为此需布置左岸排水建筑物。对于较大的河流(流域面积大于20 km2),可直接修建排水建筑物;对于较小的河沟,可通过开挖引渠、修建截流沟归并水流再修建排水建筑物。经过对交叉河流和坡面径流的水文分析与计算,结合地形与地质条件综合分析比较,优化了工程布置和建筑物选型,确保总干渠的防洪安全。     

南水北调中线一期工程王庆坨T型连接井 交汇水力动态特性的数值研究

对带“品”字型导流均流墙的T型连接井交汇水流进行数值模拟计算,分析了连接井内的流态、流速分布等,结论证明,“品”字型导流均流墙能使来水在连接井内改变方向,从而均匀地进入下游三孔箱涵,圆弧设计对于水力流动影响较小,基本不增加水头损失。     

高边坡黄土抗剪强度参数试验研究

为保证南水北调中线一期穿黄工程南岸渠道边坡的稳定.确定合理的边坡坡度,对边坡黄土状壤土进行了室内常规土工试验、现场直剪试验和非饱和土三轴试验,得到了相应的抗剪强度指标.对于饱和土有效抗剪强度参数可取黏聚力cd=17.0 kPa、内摩擦角ψ=27.2~。作为稳定计算的依据.     

南水北调中线总干渠建筑物施工研究

南水北调中线工程是我国迄今为止拟建规模最大的跨流域调水基础设施工程.由于该工程系跨地域、跨气候带调水,覆盖面广,输水流量大,建筑物等级高,结构尺寸断面大,且总干渠上建筑物又多为薄壁、板梁结构,其施工较常规水工建筑物有所不同.就总干渠与沿线相交河流在施工期的导流方式;混凝土原材料的选择;施工设备的选择以及施工总体安排等问题进行了论述.     

南水北调中线工程北京段水价分析研究

从不同的管理企业角度，对南水北调工程北京段水价进行了核定，并分析了影响水价的主要因素和影响程序，为合理确定工程的有关政策提出了一些建议。     

南水北调运行风险管理关键技术问题研究

介绍"十一五"国家科技支撑计划项目"南水北调运行风险管理关键技术问题研究"课题的研究内容。针对南水北调工程建成后存在的工程、水文、生态环境、社会和经济等方面的风险,采用风险分析理论进行综合风险管理研究,以降低风险造成的不利影响,提出了南水北调运行风险管理关键技术研究目标、技术路线、主要任务及项目的创新点。     

南水北调中线干渠植草护坡现状与思考

为深入了解南水北调中线工程渠坡植草防护状况,助力绿色南水北调工程建设,通过实地调研、走访座谈等方式,对中线工程河南段不同典型渠坡的植草生长情况及日常管理现状进行了调查。提出南水北调中线工程渠坡植草应突出自然景观属性和自然生态护坡理念,同时注重发挥杂草和苔藓的固土护坡作用,减少修剪,降低管护成本,让植被自然生长演替,以形成多样性的自然生态护坡景观,更有利于渠坡和水体生态安全。     

适应路径变化的长线里程桩一体化测设方法研究

里程桩是工程建设、运行和管理的重要标识。长线工程由于线路距离长、坐标系统复杂,并分段设计施工,其里程桩的测设尤为困难。针对上述问题,提出了适应路径变化的长线里程桩一体化测设方法。该方法能根据长线工程任意的直线及曲线路径变化,快捷地计算出工程里程的中心线坐标;并通过计算中心线的垂线或法线方位角确定埋设点与中心线的距离,进一步推算出里程桩埋设点的坐标。该方法能一体化地解决长线工程里程桩存在的编号不一致、规格不统一、坐标有偏差、路径多样化等问题。该方法已成功应用于南水北调中线干线工程公里桩及百米桩的测设工作,并可推广应用于公路、铁路、市政等领域的长线工程中。     

南水北调工程唐县段占压房屋拆迁工作做法

房屋拆迁是南水北调征迁安置工作的一个重点和难点,做好房屋拆迁工作需要多方面共同努力,协调联动。唐县南水北调办公室在京石段征迁安置房屋拆迁工作中,紧紧依靠当地政府,通过加大宣传力度,规范工作程序,采取评估和签订拆迁协议方式,合理对拆迁房屋进行补偿,房屋拆迁工作进展迅速。     

南水北调工程影像资料库管理系统设计与实现

从南水北调工程的特点和管理出发,介绍了南水北调工程影像资料库建设内容和结构设计,提出南水北调工程影像资料库系统和数据库设计思路,阐述了南水北调工程影像资料库系统实现方法.     

南水北调东线工程徐州段水污染防治方略刍议

分析了徐州市水污染现状以及污染的原因,对南水北调工程徐州段调水保护区水污染防治工作进行了探讨。提出了通过采取法律、行政、经济、技术和工程等综合措施,进一步加强水污染防治的对策措施和建议,力争通过徐州市节水防污型社会建设,保障经济社会可持续发展,创造人与自然和谐相处的局面,确保调水水质不受影响,并为其他地区建设节水防污型社会提供借鉴。     

南水北调中线工程输水渠道桥梁影响分析

采用堰流公式对南水北调中线总干渠中的大量桥梁对渠首水位和水头损失的影响进行模拟计算和分析。计算结果表明,桥梁对渠首水位的影响不能用每座桥梁的水头损失进行简单叠加;在采用阻水能力较小的半圆头尾型桥墩时,设计和加大流量下由764座桥梁引起的渠首水位增加分别仅为0.194 m和0.238 m。通过对所有桥梁水头损失的计算比较发现,不同的桥墩形状造成的总水头损失相差较大,选用流线型、水流易于通过的桥墩形状可以节约相当部分的水头。     

南水北调中线膨胀土开挖边坡破坏特点与机制

南水北调中线工程沿线分布有近387 km长的膨胀土(岩)，渠道边坡开挖施工期内共出现百余处大小不一的滑坡。针对施工期膨胀土开挖边坡稳定性差异，从时空分布、气候环境、地质条件、岩土结构以及膨胀性等级多个方面，分析总结了渠道边坡的破坏特点和形成机制。研究表明，渠道开挖过程中滑坡发生频度主要受控于岩性、膨胀性、结构面、岩土体结构及气候环境等因素，且土体结构和气候环境是造成施工期边坡稳定性差异的主要因素，而长大结构面的发育程度则直接影响和控制着滑坡形成的规模及数量。     

地面沉降与地下水开采相关关系及沉降预测

对天津市中心城区、塘沽区、汉沽区和大港区1980年-2013年的地下水开采量、地面沉降量进行数据统计分析,建立了各区域的累计地面沉降量和累计地下水开采量的线性相关关系模型,验证结果表明,此相关性模型模拟累计地面沉降量时误差较小。根据实际情况,设计三种地下水开采方案,利用该模型对2014年-2020年各区域的地面沉降量进行了预测,发现方案3为最优地下水开采方案,较方案1年沉降量和累计沉降量降低比率分别为68.29%和5.47%,较方案2年沉降量和累计沉降量降低比率分别为65.65%和4.97%。在南水北调天津输水工程通水后,采用方案3将会大幅减缓天津市地面沉降速率,有效遏制地面沉降的发展。