高压旋喷注浆防渗墙在饱和砂土闸基中的应用

黄河三盛公水利枢纽自1961年投入运行以来，发挥了巨大的经济效益和社会效益。由于投入运行多年且闸基本身存在着地震液化问题。通过采用高压旋喷注浆防渗墙，起到了抗震、防渗作用。     

小天都水电站基础处理置换灌浆新工艺

小天都水电站工程闸坝基础持力层中砂层体处理施工中，由于高压旋喷的效果不理想，采取置换灌浆施工，解决了在地下水丰富且流速较大的漂卵石夹砂地层中砂层液化的难题。     

饱和层状砂土地震液化特性模拟与改良

探究在地震作用下饱和层状砂土液化规律,并通过设置抗液化桩、隔振墙等装置,研究该装置 对土体的抗液化性能的影响。文章基于基底压应力法算得静力部分的各土层位移量,同时基于液化判 别准则和理论,结合辽宁省文化艺术中心和省博物馆新馆工程背景,应用有限元软件,通过选取峰值加 速度为 0．6ｇ的水平向 Ｋｏｂｅ地震波进行计算,对各土层位置超孔压比、超孔隙水压力和有效应力等进行 研究,对此时各层位置土体的液化情况进行对比分析。得到了抗液化桩、隔振墙能不同程度地减小土体 地震液化响应的结论。     

置换灌浆在小天都水电站工程中的应用

小天都水电站地处高烈度地震区．坝区砂层的防液化处理至关重要。工程中通常采用封闭砂层、振冲和高压旋喷桩等方法施工．以改善砂层结构．防止砂层液化。但足,小天都坝址部位地下水丰富、流速较大且水压较高,河床内的漂砾石含量高且粒径大．高喷成孔和成桩都非常困难,致使振冲无法实施。通过该工程的施工实践．摸索出了一套采用置换灌浆处理砂层的可行方法。该方法改善了砂层的结构,既提高了地基承载力．又能防止砂层液化。     

饱和砂土液化判别准则的探讨

首先对目前常见的饱和和砂土液化差别准则的适用性进行了讨论结果表明，由于实际的饱和砂土与室内试样在受力条件和变形约束条件上均存在着相当大的差异，因此，这些准则一般不能直接用于土体的液化分析，根据液化的定义，笔者了一种统一的判别准则。     

饱和砂土流固耦合细观数值模型及其在液化分析中的应用

在饱和砂土连续力学模型的基础上,建立了一个饱和砂土固相颗粒和液相流体耦合的细观力学模型,固相颗粒采用离散元的颗粒流理论模拟,液相流体通过求解平均Navier-stokes方程的计算流体动力学技术计算。该细观模型用二维渗流问题进行了验证,并将其应用于饱和砂土的液化分析。数值模拟结果显示,采用的模型可以描述从低雷诺流到高雷诺流范围很大的流体运动。液化分析表明：液化首先在试样的表层产生,接着向深部发展;而超孔隙水压力则从底部开始消散,然后逐渐向上发展,直至完全消散。砂土液化过程中土体孔隙率不断变化,渗透系数也随之改变。     

饱和砂土液化应变发展过程的研究

通过动三轴试验，研究了洞庭湖区饱和砂土液化过程中轴向应变的发展规律，根据应力-应变滞回环随振动次数的变化，将液化过程划分为4个阶段，并将轴向应变与砂土的应力路径、孔隙水压力的变化相联系，研究表明：砂土的应变与应力状态紧密相关.据此，观测轴向弹性模量随应变的发展而逐步衰化的过程，有助于进一步了解砂土液化的过程.     

水闸围堰深层粉砂土中高压旋喷桩渗透监测研究

不同沉降高度下的高压旋喷桩渗透监测效果有较大差异，沉降高度越大，监测精度越差。为保证沉降高度较大时的渗透监测效果，设置渗透方程，结合沉降高度，建立高压旋喷桩渗透模型，设计渗透监测算法。对比不同沉降高度下3种监测方法的渗透系数，当沉降高度大于5m后，其他两种对比方法的监测结果均超出标准值，可见该方法能够在较大沉降高度下保证监测精度。     

砂土液化及液化后分析综述

综述近３０年来国内外有关砂土液化及液化后分析方法的主要科研成果，叙述由Ｓｅｅｄ等人发展起来的砂土液化分析的总应力法和由Ｍａｒｔｉｎ等人发展起来的有效应力法，对各种方法的优缺点进行比较，并认为今后在液化的判别方法、液化时固相与液相转换机理、骨架与水相互作用、液化时的大位移与大变形问题、土体液化后特性及液化后土体破坏机理和破坏过程、震后再固结体应变变化规律、不规则荷载下砂土的液化特性及影响孔压变化的地震波序的主要控制参数等各方面问题有待于进一步研究。     

MATLAB编程在土坝渗流计算中的应用

建筑土坝时必须控制通过坝身的渗流。以防止士体因受渗流作用发生破坏。渗流计算的任务就是求得渗流场内的渗流量、水头、压力、坡降等水力要素，以供住土坝设计及管理中有效地控制渗流。士坝渗流研究的一般是地下水中的重力水，在计算时从影响渗透性的因素和计算条件两个方面进行假定和简化。为便于进行工程实际问题的研究。一般作如下的规定：渗流服从达西定律；不考虑土体和水的压缩性，渗透时土体的孔隙大小和孔隙率不变；土体内水的饱和度不变。     

不同轴压下悬挂式防渗墙堤基渗透坡降试验

为了研究含悬挂式防渗墙的强透水堤坝坝基在不同轴压状态下的渗透特性,分别开展了3种不同高度防渗墙在不同轴向应力状态下的渗流-应力耦合管涌试验。结果表明:防渗墙端部位置渗透流速较大,更易发生渗透破坏;坝基平均渗透坡降随防渗墙高度增加而减小,防渗墙渗流轮廓线上,防渗墙端部的渗流梯度最大,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基渗透坡降影响显著,管涌临界渗透坡降与轴压呈抛物线关系,防渗墙端部的渗透破坏坡降随轴压增大而线性增大。在此基础上,建立了用轴压表示的防渗墙端部渗透破坏坡降线性经验公式。     

坝基防渗中灌浆帷幕与排水作用的探讨

文章主要探讨不同渗透特性的坝基中，灌浆帷幕和排水的作用与效益。提出：对于不同渗透系数的坝基所设置的帷幕深度，必须进行具体分析和计算；帷幕与坝基渗透系数的相对值，是确定记渗效果的主要参数，而且在弱透水是层中帷幕的作用较小的；坝基排水的作用是缩短渗径、增大渗透坡降，而使扬压力迅速消散于排水中；虽然坝基的强弱透水性不同，但其排水降压效果上同的，中介所要求排走的流量不同，强透水基础要求排走的流量多、而弱透     

考虑扰动效应的透水管桩地基土固结效果有限元分析

为探究考虑扰动效应时透水管桩桩周土的固结特性,利用有限元分析软件,建立了考虑扰动效应的饱和软黏土中透水管桩地基土固结三维模型,然后采用模型退化及试验实测数据对比两种方式进行有限元模拟准确性的验证。最后,在考虑扰动效应影响下,对不同开孔几何参数下桩周土超静孔压的消散情况进行了讨论。结果表明:模型退化验证及对比实测数据均与数值模拟结果基本保持一致,很好地验证了数值模拟的准确性;扰动程度系数α的变化仅对超静孔压前期的消散速率影响显著,并造成一定程度的孔压消散差,随着孔压消散的进行这一差距逐渐减小。扰动范围s的增大对于孔压消散速度的影响并不明显,相对于扰动范围s,桩侧孔压的消散速度对于扰动程度系数α的变化更敏感;不同开孔几何参数下的桩周土超静孔压随时间、空间的变化规律均表明了扰动效应对超静孔压消散速度具有显著影响。研究成果对于实际工程中透水管桩地基固结分析具有一定参考价值。     

二元堤基结构堤防管涌机理模型试验

为了科学解释二元堤基结构堤防管涌致灾机制并揭示其形成、演化过程和致溃规律,在考虑堤基强、弱透水层之间壤土过渡层作用的基础上,通过室内模型试验完整地模拟了二元堤基管涌从单个泡泉发展至管涌群并最终造成堤基塌陷溃决的全过程。试验结果表明:上部黏土及壤土层在渗流的顶托作用下向上隆起并在堤基内部产生层间水平渗漏通道,导致发生潜层砂沸,最终向上发展为表面砂沸的渗透破坏；二元堤基结构管涌发展可分为裂缝发展、潜层破坏、上覆层破坏、管涌通道上溯、堤基破坏和堤基溃决6个发展阶段；表面砂沸由潜层砂沸发展而来,潜层砂沸是由于土层内竖向坡降所引起的渗流力大于上部土体浮容重时造成的土层结构破坏所致,临界竖向坡降处于0.9~1之间；壤土层的存在会加快堤后自由边界区域管涌群的发展速度,但可以延缓管涌通道的上溯,对堤基具有保护作用。     

弱透水地基上水平铺盖对闸基渗流场的影响研究

利用饱和-非饱和、稳定-非稳定渗流场有限单元法,建立固定网格的某闸基渗流场计算模型,研究弱透水地基上铺盖的长度和厚度变化对闸基渗流场的影响,以及铺盖止水破坏和铺盖产生裂缝情况下的闸基渗流场。研究表明,在弱透水地基上,水平铺盖对闸基的防渗作用并不明显,在止水破坏或产生裂缝时,增加铺盖厚度反而会导致闸基渗流场形态恶化。建议在弱透水地基上,铺盖的设置只要满足表面防冲要求即可,据此可对水闸设计规范中的相应条文作进一步细化和改进。     

深厚覆盖层中局部强透水层对渗流的影响研究

中国西部地区的深厚覆盖层坝基中常存在局部强透水层,其孔隙比大和渗透性强等特点对坝基渗流存在不利影响,是渗流控制中的薄弱环节。基于非饱和土渗流理论,借助有限元软件Seep/w建立数值模型,得出渗流量和坝踵处渗透坡降、出逸坡降,分析强透水层深度、厚度、连续性对渗流场的影响。结果表明:当强透水层深度大于防渗墙时,渗流量和坝踵处渗透坡降随强透水层深度的增大而减小;反之,渗流量则随着强透水层深度的增加而增大,坝踵处渗透坡降先降低后增大。渗流量、坝踵处渗透坡降、出逸坡降皆随着强透水层厚度的增加而增大。渗流量和出逸坡降随着强透水层上游开口长度的增加而增大;坝踵处渗透坡降以上游开口长度50 m为分界线,先增大后降低。渗流量和坝踵处渗透坡降以下游开口长度40 m为分界线,先增大后降低;出逸坡降随强透水层下游开口长度的增加而增大。当防渗墙深度小于55 m时,渗流参数随强透水层底端开口长度的增加而显著增大;当防渗墙深度为60～100 m时,渗流参数仅有较小幅度增大;当采用全封闭式防渗墙时,渗流参数随着底端开口长度的增大反而降低。     

预压荷载作用下砂桩复合地基承载力模型试验研究

针对淤泥质土地层沉井基础采用砂桩地基处理后其地基承载力实测值远大于设计值的工程问题,结合砂桩施工过程以及沉井施工工艺,为定量研究附加荷载转换为有效应力压密了地层从而促进地基承载力的提高,根据载荷板试验的要求、最大影响深度以及砂桩置换率,自主设计了可重复利用能施加预压荷载的载荷板模型试验装置,并开展了相关试验研究。结果表明:本套装置利用轨道将模型箱滑入反力架的方法实现了预压后地基承载力测试的反复开展;本套装置可以稳定地施加预压荷载,方便地开展载荷板试验;在置换率为36%的砂桩复合地基在180 kPa预压荷载作用下,埋深0.8 m的桩间土11 d后孔压消散68%;桩间淤泥质土预压固结后地基承载力提高了约58%。对于地基承载力要求较高但容许地基有较大变形的临时工程,砂桩设计可采用该试验装置估算淤泥质土固结后承载力,从而达到减少置换率、节省工程造价的目的。     

边界透气性对降雨入渗的影响

基于水气二相流理论,采用有限单元法计算了不同透气边界条件下的降雨入渗过程,探讨了边界透气性对稳定入渗强度、孔隙气压分布和饱和度分布等的影响。边界透气条件是渗流计算中的一个重要控制条件,传统计算多为定性研究,通过量化透气条件,分析边界透气性对降雨入渗的影响。结果表明:稳定入渗强度与边界透气性密切相关,边界透气性越小,稳定入渗强度受透气性影响越敏感,其敏感性随边界透气性增大逐渐降低,边界透气性对稳定入渗强度的影响呈对数关系。此外,边界透气性越小,降雨入渗过程中孔隙气压力越大,湿润锋推移速度越慢。     

浅层无砂垫层真空联合水袋堆载预压软基处理研究

针对无砂垫层真空预压后期地基承载力提升有限等问题,为了进一步提高软土地基的承载力,采用Abaqus软件建立无砂垫层真空预压法和无砂垫层真空联合水袋堆载预压法的数值模型,并与现场实际情况进行对比分析,验证了模型的有效性。在大面积吹填土地基内利用可循环利用的水袋替代砂石料作为堆载材料,开展真空联合水袋堆载预压软基处理现场试验。该处理方法施工方便,受外界干扰少,施工成本低,对环境影响小。根据水袋高度调节堆填荷载大小,基本不使用砂石料,水袋堆载卸载方便,真空联合堆载衔接时间短,优化了真空预压联合堆载施工工艺。结果表明:在真空预压1个月后可提前引入水袋荷载,处理后土体在0～2 m深度范围内的平均含水率可降低至43%,土体地基承载力可达到65 kPa。与无砂垫层真空预压法相比,真空联合水袋堆载预压法施工期沉降速率、孔压大,孔隙比、含水率小,沉降量大,土体固结速度快,工后沉降小,土体承载力提高了30%,扩展了真空预压处理技术的应用范围。此法适用于缺乏砂石堆载料或运输相对不方便、工期短、地基承载力要求为50～60 kPa的新近吹填淤泥质土的软基处理工程。     

江河大堤双层地基渗透破坏机理模型试验研究

本文通过模型试验研究了双层地基的渗透破坏问题。在模型设计中不仅考虑下层地基中承压水头的大小,而且考虑土的渗透稳定性,并以下层出现的承压水头大小按两土层渗透系数比值,将其细分为4种地层结构,分别研究其渗透破坏机理。试验结果表明,渗透破坏都是开始于上层土,上下两种土层渗透系数之比大于100的地层为最危险结构,最终控制地基渗流稳定的是下层管涌型土层。整个破坏过程可描写为上层流土穿孔—下层管涌—上层流土破坏向堤脚发展—上层整体破坏。下层管涌型土的允许水力比降应采用水平允许水力比降,以此确定双层地基不允许的渗透破坏范围。