混合坝刺墙部位渗流—应力耦合作用有限元分析

以出山店水库挡水坝段中的连接坝段为例,建立了连接段的三维有限元模型,并对应力和渗流的计算结果进行相互迭代来实现耦合,对比考虑耦合与不考虑耦合情况下的渗流场的渗流量、渗流梯度等渗流要素。     

隔水层之上悬挂止水帷幕基坑渗流量计算

实际工程中基坑渗流量的估算仍采用JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》推荐的算式,而规范中的大井法并没有考虑隔水层之上悬挂止水帷幕对基坑渗流的影响。基于Schwarz-Christoffel映射理论,建立隔水层之上悬挂止水帷幕基坑渗流简化模型,并考虑成层土条件下的等效渗透系数,推导出理想边界下该类基坑渗流量式。以云南某基坑为例,运用简化模型推导的算式计算基坑渗流量,与实际渗流量进行比较,以此验证模型的有效性。     

二维任意裂隙网络裂隙–孔隙渗流模型的两种解法

 与裂隙网络渗流模型相比,裂隙–孔隙渗流模型(双重介质渗流模型)假定裂隙及裂隙切割而成的岩块均透水。这样可以只考虑较大裂隙形成的裂隙网络,而岩块及其内部的较小随机裂隙均作为连续孔隙介质进行渗流分析,从而减少裂隙网络中的裂隙数量以增加计算容量。讨论裂隙–孔隙渗流模型研究存在的问题,归纳剖析2种解法,即整体求解法与流量交换法。整体求解法中,裂隙作为有一定宽度的介质并划分为实体计算单元,与岩块单元的单元渗透矩阵合并成总体渗透矩阵进行求解。裂隙实体单元无需在网格划分时划出,只需在计算程序中对裂隙节点进行扩展。流量交换法中,裂隙系统和岩块系统分别形成渗透矩阵和渗流方程组,分别计算2个系统的渗流,2个系统之间通过流量交换,最终实现流量平衡和同一节点的水头一致,并指出水交换量只修正下游节点的渗流平衡方程。通过算例,比较2种解法的特点。还提出任意封闭回路在不增加节点前提下的三角形划分法。     

软土盾构隧道稳定渗流分析

盾构隧道的渗流对隧道的长期沉降等长期性态有重要的影响.针对软土盾构隧道的特点,假设隧道达到稳定渗流时,作用于衬砌外壁的总水头为一个未知常量,在此假设基础上,推导出隧道周围土体渗流场的发展及孔隙水压力的分布.通过土体渗入隧道的渗流量与通过衬砌渗入隧道的渗流量相等这一等量关系,计算衬砌外壁的未知常量水头.得到隧道稳定渗流时的渗流场和渗流量的解析解.最后,通过与数值模拟以及已有解析解答的对比,验证了解析方法的合理性.     

考虑温度影响下煤层气解吸渗流规律试验研究

通过不同温度条件下煤层气渗透率、渗流量测定的试验,研究了温度条件下煤层气渗透率、渗流量的影响因素,得到考虑温度情况下的煤层气解吸渗流规律。利用三维应力条件下煤样吸附解吸试验系统,在三轴渗透仪中加入温度控制系统,测定煤样在温度、围压、轴压和孔隙压力的不同组合情况下的渗透率和渗流量。结果表明,在相同围压、轴压和孔隙压力情况下,煤样渗透率随温度的增加而减少;不同温度条件下,渗透率随孔隙压力的增加均以指数形式递增。在相同围压、轴压和孔隙压力情况下,等温解吸时,煤样渗流量随温度的增加而减少;升温解吸时,煤样20℃吸附、升温至40℃解吸时渗流量比20℃吸附、20℃解吸时明显增加;等温或升温情况下,渗流量随孔隙压力增加均呈现非线性递增关系。这一规律对煤层气热采方式的选择具有重要指导意义。     

饱和岩土均匀渗流群埋管传热演化过程及特性

利用格林函数法建立了半无限空间饱和介质均匀渗流线热源模型解析解,编写了计算程序,分析了饱和岩土均匀渗流群埋管传热特性.结果表明:渗流改变了岩土体内热量输运模式,热量沿渗流方向输运效应显著.在场地条件允许情况下,钻孔宜沿垂直于渗流方向布置,以减少热量累积影响.钻孔梅花形布置时岩土介质最大温升略低于钻孔顺排布置,结合现场施工因素综合考虑,宜顺排布置.     

圆形隧洞渗流量计算的解析方法及其应用

隧洞在施工过程中,必将导致地下水渗流场的重分布和地下水位线的降低,当前常用的渗流量计算解析方法未考虑水位降低这一影响。首先通过数值计算方法分析隧洞开挖带来的渗流场变化,考虑地下水位线降低对渗流量的影响,提出分别计算隧洞渗流场稳定后开挖降低水位和渗流量的解析公式。结果表明:隧洞开挖过程中,洞周孔压和地下水浸润面随时间逐渐降低,在距离隧洞5倍洞径范围内孔压变化剧烈,地下水位线浸润面降低幅度达到26.3%~56.7%;渗流场稳定后地下水位线降低高度与隧洞半径和初始地下水位密切相关,与围岩渗透系数关系不大;经过与传统解析解和数值解的对比可以看出,提出的解析公式能够方便求解隧洞开挖降低水位和渗流量,且同时适用于初始地下水位线水平分布和倾斜分布条件。     

降水条件下某山区边坡渗流规律研究

山体滑坡是威胁矿山资源开采的主要地质灾害,降水充沛的山区其地下水的渗流量较为丰富,而水的存在会弱化岩土体的工程力学性质,失稳时滑坡体在岩土粘聚力下降的情况下,将会沿着滑带发生滑移。为研究降水量和地下水渗流量之间的一般关系,文中通过对云南某地区矿山边坡降水量与渗流量的监测,结合数值模拟计算该边坡在降水条件下的渗流量变化规律,为该边坡治理提供了地下水渗流量随降雨量变化规律。     

浆液的非稳定渗流过程分析

应用两相渗流原理分析了非水溶性浆液在饱和岩土介质中的渗流特点。引入相对渗透率概念，建立了能反映浆液灌入动态过程及饱和度变化的非稳定渗流力学模型及浆液自动吸渗过程的微分方程。通过试验对理论计算进行了检验。     

裂隙岩体基渗流分析

裂隙岩体坝基渗流分析成果是进行大坝工程设计的重要依据之一。采用非连续介质的裂隙网络渗流原理对裂隙岩体坝基进行渗流分析 ,计算工况包括设置灌浆帷幕和排水孔与否及其组合共四种情况。由计算结果可以看出 ,坝基总渗流量主要由灌浆帷幕的质量和帷幕区的渗透系数决定 ,坝基排水孔在排出渗水和降低渗透压力方面起到极其重要的作用。     

Modeling and simulation of point-non-point source effluent trading in Taihu Lake area: perspective of non-point sources control in China

The past decades have witnessed some efforts in point source water pollution controls in China. However, adequate abatement efforts have not been implemented on non-point source control, and non-point source contributions remain and have increased as a share of surface water degradation. It has been noted that conventional command-and-control regulations are ineffective for agricultural non-point source pollution, and watershed abatement trading between point and non-point sources may serve as a cost-effective way to deal with it. In this paper, the feasibility of point-non-point sources effluent trading in China and cost-effectiveness of the trading system on water pollution control are evaluated using a stochastic programming model and a combined probabilistic watershed simulation of a representative agricultural watershed in the Taihu Lake area. The method and model can be used to assess economic and environmental opportunities of trading in similar watersheds in China. The use of explicit emission target and reliability decision rules in the chance-constrained programming model is a practical simplification to convert a stochastic program into a solvable deterministic problem. Based on the simulation, suggestions on development and implementation of point-non-point sources abatement trading scheme in China were discussed.     

Managing Agricultural Pollution Using a Linked Geographical Information System and Non-Point Source Pollution Model

This study documents the development of a link between a geographical information system (GIS) and a non-point source pollution model. The GIS ARC/INFO was linked to the agricultural non-point source pollution model and ORACLE data sources. Application of the system is demonstrated using the Bedford-Ouse catchment as a suitable case study. Water quality impacts are predicted from source data describing topography, soils, land use and river network. The model results were in agreement with observed nitrate concentrations at the catchment outlet, and more appropriate data sources are considered to be the main priority for improving model predictive ability. Management scenarios were established to assess the impact of changing agricultural management practices on predicted water quality. The approach has significant potential for the management of agricultural pollution in the UK.     

土坝温度场反馈渗流场可行性研究

利用温度场连续分布监测成果反馈渗流场,能够克服传统渗流场点式监测的不足。通过实验室筑建均质土坝模型,并在模型内敷设分布式测温光纤及测压管等,同步获取渗流场与温度场信息。通过理论分析均质土坝温度场分布及变化与渗流梯度、水土温差、渗透系数、导热系数、比热以及时间等因素的关系,构建了均质土坝温度场反馈渗流场的数学模型,并进行了室内试验成果验证分析,实现了由温度场信息反馈渗流场信息。研究成果表明：土坝温度场信息推求渗流场信息是可行的,构建的土坝温度场反馈渗流场的数学模型是成立的。     

流固耦合的多元结构深厚覆盖层透水地基的力学特性

深厚覆盖层多元结构坝基在渗流过程中各土层力学差异明显,分析时关注的具体问题也不尽相同,需要深入研究。基于比奥固结理论,考虑土体的非线性流变以及土体固结变形过程中孔隙度、渗透系数、弹性模量及泊松比的变化;借助ADINA流固耦合模块来模拟西藏达嘎水电站坝基渗流场与应力场耦合过程,分析各层力学特性及相互作用。研究表明,透水性较强的表层土体是渗流主要通道,也是渗流进出区和沉降变形体现区,应在上游采取措施提高其压缩模量,下游区域增设反滤层和排水设施;坝基中的粉细砂层是坝基沉降的主要原因,对坝基沉降起主导作用,同时应注意其液化特性对坝基的不利影响;坝基中的承压含水土层对下游上部结构产生向上顶托力,若位置较深,则破坏性较小;坝基深部土层对整个坝基的渗流破坏影响较小,但对沉降和渗流量的影响不可忽视;表层砂卵砾石层和粉细砂层的渗透系数相差较小时,土层间不会发生接触冲刷。此外,还发现坝基孔隙水压力在快速衰减阶段被消散,期间土体固结较快。垂直防渗墙能有效降低渗透坡降和渗流量,将坝基沉降变形控制在防渗墙上游区域,但上游坝基变形对防渗墙产生较大的水平推力,应加大防渗墙尺寸或者采用辅助渗控措施。     

人工湿地污水处理的机理及研究方向

结合国内外研究实例,综合阐述了人工湿地对污水中氮、磷和有机物等污染物质的去除机理以及在此方面国内的研究现状,分析了提高人工湿地处理能力的方法和途径,说明了利用自然过程进行污染物降解的人工湿地可以成为许多地区的污水处理方式,并且对这一技术的研究方向进行了探讨。     

水库坝基工程防渗处理方案的灰色优选及实例

应用灰色系统理论,对水库坝基防渗处理的方案进行优选.以务坪水库坝基防渗处理方案为例进行了实例计算和分析,结果表明,采用灰色决策模型对防渗处理方案进行优选决策,可避免方案选择中存在的主观随意性,相对客观地得出方案的优序,为决策者提供科学的参考依据.     

旱涝急转下斜墙坝渗流特性试验研究

对斜墙坝渗流安全,关注点多在于是否形成稳定渗流场,浸润线高低以及渗流量多少等,渗流分析基本为饱和渗流,而在旱涝急转情况下,受旱土体处于非饱和状态,土体表面分布着裂缝,渗流情况复杂,常规渗流分析难以进行。基于室内坝坡模型,模拟旱涝急转工况,研究斜墙坝渗流特性。研究结果表明:对于受旱后裂缝发育程度低的黏土防渗体防渗性能良好,其渗透系数要小于饱和渗透系数,而对于裂缝较发育区域,由于其良好的透水性,渗透性远大于土体饱和时的渗透性;降雨及水位上涨时,裂缝会自行愈合,但愈合仅限于表面,土体完整性无法再回到产生裂缝前的状态,此时坝坡土压力值相对试验初期要小许多,裂缝的产生增大了土体的孔隙率,改变了土体渗透性,永久削弱了黏土防渗体防渗性能。试验得出了旱涝急转下斜墙坝渗流演变规律,可据此对实际工程中的渗流薄弱部位进行重点监测与保护。     

改进遗传神经网络的大坝渗流监测模型

在对遗传算法的适应度函数改进并修改选择方法的基础上,用改进的遗传算法优化BP神经网络权值,提出一种改进遗传神经网络的大坝渗流监测模型。结合实例分析表明:预测模型合理,训练精度与检测性能得到提高。     

崂山龙潭水库坝址渗透试验分析

文章针对崂山龙潭水库坝址区采取工程地质钻探、压水试验等手段,查明了坝址区的工程水文地质特征,经过对不同位置3个钻孔12个试验段的压水试验结果分析得出,坝基渗透性等级属微透水—弱透水。     

生态混凝土在改善城市水环境中的应用前景

生态混凝土是20世纪90年代开始研究的一种新型混凝土,是一种理想的新型环保材料,目前主要用于城市污水处理和科学研究。研究表明,利用生态混凝土改善城市水环境,从源头上控制面源污染,提高城市雨水资源的利用效率,将是生态混凝土在城市水环境中应用的一个新途径。介绍了生态混凝土的种类、应用现状和应用前景,从透水性路面、绿地、屋顶绿化、生态护岸等方面对其构建模式进行了探讨。