富水黄土隧洞加固方式对其力学响应的影响

依托某富水黄土隧洞,应用有限元分析软件对常水位作用不同工况下洞周围岩渗流场和位移场进行了模拟,对开挖过程中不同加固方式对洞周围岩的响应(渗流场、应力场和位移场)进行了研究。结果表明:洞周加固体的渗透性能对围岩的渗流路径、孔隙水压力和流速都有较大影响,对隧洞周围土体位移也有影响。在进行富水黄土隧洞注浆加固材料设计时,既要考虑材料的阻水效果,同时还要考虑加固体阻水后导致的土体孔隙水增加引起的土体抗剪强度的降低效应。     

复杂岩溶地区引水隧洞衬砌外水压力研究

衬砌外水压力的合理计算是岩溶地区引水隧洞设计关注的重点,对结构设计参数选取及运行安全影响重大。针对滇中引水工程大理Ⅱ段引水隧洞,采用ABAQUS数值模拟的方法对不同衬砌及注浆圈参数下隧洞衬砌外水压力及渗流场变化规律进行研究分析,以确定合适的设计参数。研究结果表明:衬砌全封堵时外水压力基本可认为等效于该点处的静水压力,一般不能考虑水头折减;增大衬砌渗透系数是降低衬砌外水压力极为有效的措施,但同时对渗流场产生较大影响;减小注浆圈渗透系数或增大其厚度在降低衬砌外水压力的同时可有效减小渗流场扰动,极大缓解排水减压和环境保护之间的矛盾。通过分析不同因素对衬砌外水压力的影响,所得结果可为复杂岩溶地区隧洞工程防排水系统设计提供参考。     

考虑渗流及软化效应的深埋引水隧洞围岩弹塑性分析

为研究圆形引水隧洞围岩的塑性区及应力分布情况,应用弹塑性力学,考虑渗流及应变软化的影响,采用统一强度准则,推导了圆形隧洞围岩各分区应力场以及塑性区半径的解析解,结合工程算例分析,得到围岩软化、渗流作用、中间主应力系数对隧洞切向应力和塑性区半径的影响规律,同时通过定义不均匀渗透系数,分析了不同方向上孔隙水压力分布规律.研...     

基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析

探讨了渗流场与应力场相互作用机理,提出了考虑渗流与应力直接耦合作用的边坡稳定分析方法。基于ABAQUS分析软件,采用强度折减法分析了不考虑渗流和考虑渗流耦合及非耦合情况下某边坡的稳定性,结果表明:水的渗流作用对边坡稳定有显著性影响,渗流与应力场耦合对边坡稳定性有显著影响。     

地下引水隧洞施工期渗流分析

地下水位较高的引水隧洞开挖易受隧洞周围渗流场影响，存在渗透破坏风险。为研究高地下水位下施工期隧洞渗流场演变规律，以西霞院穿沁隧洞为依托，建立隧洞施工期三维渗流有限元分析模型，开展隧洞五个主要施工阶段渗流分析。结果表明:各施工阶段隧洞渗流场分布规律合理，检修井施工对原渗流场位势分布影响较大；沁河正常蓄水位下，各施工阶段隧洞渗流稳定满足要求；当水位上升至设计洪水位时，洞身开挖至６８４ｍ和１２５７ｍ阶段，最大渗透坡降超过土体允许渗透坡降，施工时应错开沁河高水位时期，并做好渗控措施；沁河正常蓄水位下各施工阶段隧洞渗流量最大单宽流量为２．７７ｍ２／ｄ，随水位上升，流量增加明显；隧洞各阶段施工前后，计算区域最大渗透坡降和单宽流量有所增加。研究成果可为相似引调水工程的设计和施工提供依据。     

隧洞水荷载的静力计算

水荷载是水工隧洞的主要荷载.在隧洞静力计算中,通常把水压力作为边界力处理,而且没有考虑水荷载作用的时间因素.这种计算方法在某些情况下将导致较大的误差。本文建议的方法是把水荷载作为场力来处理,考虑水荷载与隧洞开挖及衬砌相对时间关系进行隧洞围岩及衬砌的静力计算.由于地质构造作用,岩体是裂隙介质,渗流场的计算考虑了岩体的这一特点,采用了相应的数学模型.静力计算视岩体为各向异性弹性介质,并考虑了节理裂隙的影响以及隧洞开挖、支护和衬砌施工与水荷载作用的相互时间关系.按上述原则编制出隧洞计算专用程序SJDI.程序中还附有在初应力场及渗流场作用下,计算隧洞分层开挖、分期支护时各个时段应力场及位移的功能.     

沭水东调工程引水隧洞开挖过程仿真分析

通过Midas软件对沭水东调工程引水隧洞开挖过程进行数值仿真分析,在不考虑渗流场与应力场耦合的假设下,将隧洞围岩Mohr-Coulomb本构模型进行建模。分析开挖过程中引水隧洞周围岩土体应力变化情况,找出开挖过程中最大主应力和最小主应力分布规律,得出开挖过程中截面水平位移和数值位移结果,为引水隧洞开挖施工做出理论与技术指导。     

高外水隧洞变形稳定性的基质压缩效应

深埋水工隧洞通常会面临高地下水位问题,为准确分析高外水隧洞围岩变形稳定性,需合理模拟外水内渗的力学作用。现阶段,学者们虽已认识到在饱和岩体渗流-应力耦合分析中考虑岩石基质压缩的必要性,但针对岩石基质压缩对高外水隧洞变形稳定性影响的相关研究尚未见报道。基于饱和多孔介质有效应力原理和孔压修正系数,并考虑围岩渗透特性动态演化,建立了高外水隧洞渗流-应力耦合分析模型,并在ABAQUS中进行了数值实现。依托某深埋引水隧洞,在分析其渗流场和变形稳定性的基础上,开展了不同岩石基质可压缩性条件下的高外水隧洞渗流-应力耦合分析,揭示了高外水隧洞围岩变形稳定性随岩石基质可压缩性的变化规律。结果表明：岩石基质压缩直接影响着高外水隧洞的外水内渗过程,对高外水隧洞围岩变形稳定性不利,岩石基质可压缩性越大,则围岩变形和塑性区范围越大,在分析中忽略岩石基质压缩将得出偏于危险的结果。     

水工高压隧洞结构设计中若干问题的讨论

目前国内水工高压隧洞结构设计尚无适用的规范可循，主要依据挪威准则和最小地应力准则，在高压隧洞应力分析时主要有面力理论和体力理论两种。面力理论无法反映水工高压隧洞的实际受力状态，尤其是当水头值较高时所得计算结果失真；现有的体力理论往往不考虑高压固结灌浆的影响。本文通过计算对比并结合工程实践经验，讨论了面力理论和体力理论的适用条件，并得出结论认为，对水头值大于150m的压力隧洞，面力理论不适合，应采用体力理论，同时应对渗流场和应力厨行耦合分析。并指出由于围岩是高压隧洞的主要承载结构，应强调高压固结灌浆的重要性，建议对完整的Ⅱ、Ⅲ类围岩合理的灌浆深度取为0.75倍开挖洞径。     

隧洞软岩高外水洞段支护结构稳定应力分析

采用ANSYS和PHASE2相结合的方法对隧洞软岩高外水洞段进行有限元计算,包括渗流计算和支护结构稳定应力分析。利用了ANSYS软件中三维考虑排水管排水效果的渗流场计算的优势,又结合了PHASE2程序对隧洞开挖计算的专业性,使存在外水软岩洞段支护结构稳定计算更简便,结果安全可靠,可为高外水隧洞考虑排水效果支护的设计和施工提供参考。     

考虑水流温度影响的三维岩体裂隙网络非稳定渗流场数值分析

水流温度对裂隙岩体中渗流场分布规律的影响是岩体水力学研究的热点问题。在分析水流温度对裂隙水流影响机理的基础上,建立了考虑水流温度影响的岩体裂隙渗流场数学模型,采用有限元法对其进行数值求解。研究结果表明：考虑水流温度影响较不考虑水流温度影响的渗流场水头值普遍偏高;水流温度对渗透系数的影响在水流温度影响渗流场分布的过程中起主导作用;裂隙宽度越大,水流温度对裂隙渗流场的影响越明显。     

虹吸井子结构法在尾矿坝复杂渗流场求解中的应用

针对尾矿坝特有的防渗排水措施(如虹吸井、导渗盲沟、辐射井等)通常难以精细模拟其排水效果和整体三维渗流场,提出一种适合求解布置有复杂排水系统的尾矿坝三维渗流场的虹吸井子结构法。以某尾矿坝为例,采用虹吸井子结构法对尾矿坝三维渗流场进行有限元数值模拟分析,研究虹吸井和导渗盲沟联合作用的防渗效果以及虹吸井部分失效对渗流场的影响,为尾矿坝复杂排水系统的设计提供理论支持。     

THE ROLE FORE AIR FLOW IN SOIL SLOPE STABILITY ANALYSIS

In order to investigate the effect of the pore air flow in the soil slope stability analysis, a water-air two-phase flow model, based on the multi-phase flow theory, is proposed and with the model, the water-phase and air-phase seepages of the soil slope in the stable seepage and rainfall situations are simulated. The soil slope safety coefficients are obtained according to the simulated pore air pressure and pore water pressure. The calculation results show that in the stable seepage situation, the influence of the pore air pressure on the soil slope stability can be neglected, while in the rainfall situation, the pore air pressure generated in the unsaturated zone will reduce the safety coefficient, and the larger the distance between the slip surface and the underground water level is, the greater the influence of the pore air pressure on the soil slope stability will be.     

固化/稳定化重金属污染底泥渗透特性试验研究

采用固化剂对含Cd、Pb、Zn、Mn重金属底泥进行固化/稳定化处理,在酸性条件下,研究了固化底泥的渗透系数变化规律和重金属渗出规律。试验结果表明:渗透初期,渗透系数及Cd、Zn的渗出量逐渐增大,Mn先小幅减小后增大,入渗15 d后均逐渐减小,Cd和Zn的渗出对Mn有抑制作用,Pb的渗出量为0。添加螯合剂EDTA后,渗透系数及Mn的渗出量逐渐降低,入渗30 d后趋于稳定,Pb、Cd、Zn的渗出量先增大,15 d后逐渐减小,重金属的渗出量均有大幅提高,但远小于国家浸出限值,固化效果显著。     

考虑渗流影响的基坑变形规律与稳定性研究

以湖南常德沅江隧道明挖基坑工程为依托,基于流固耦合数值模拟方法研究土体渗透系数对基坑变形与稳定性的影响规律。结果表明:基坑在考虑渗流作用的数值计算结果与实际的监测变形值基本吻合,随着强渗透地层渗透系数的增大,基坑变形呈增大趋势,基坑底板安全系数呈十分明显的下降趋势,且渗透系数的改变对基坑底板隆起的影响较大,对墙后地表沉降和地连墙水平位移的影响较小;进一步对比分析了考虑与不考虑渗流作用的基坑底板安全系数变化规律,在此基础上建立了考虑渗流作用的安全系数经验公式。     

水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析

水位骤降是影响岸坡稳定的主要外在因素,但现有计算方法均需通过渗透力或孔隙水压力计算或者渗流场与应力场耦合分析来考虑水位下降对岸坡产生的渗流作用,计算过程较复杂,不便于工程设计人员采用。为了便于分析水位骤降对岸坡稳定性的影响,通过对岸坡任一点考虑渗透力与否的应力状态进行对比分析,得到将渗透力对岸坡稳定性影响简化为抗剪强度参数黏聚力降低的这一等效关系,并将此等效关系与强度折减法相结合,建立岸坡稳定性简化计算模型,提出了水位骤降影响下岸坡稳定性简化分析方法,并将该简化分析方法与已有分析方法进行对比分析。结果表明:该简化分析方法结果与岸坡全局临界滑移场（GCSF）方法、Geostudio的Slope/W模块方法及传统极限平衡分析方法计算均质岸坡稳定性所得安全系数相差分别为2.6%、3.5%和3.5%。可见,所建立的简化方法与已有分析方法的结果吻合较好;进一步采用该简化方法与全局临界滑移场（GCSF）方法计算存在软弱夹层的非均质岸坡,所得安全系数相差3.1%。这表明该简化方法计算水位骤降影响下均质、非均质岸坡稳定性均具有较好的可靠性和适用性。     

Clear-water scour depth below underwater pipelines

The paper presents (1) a semi-theoretical model for the computation of maximum clear-water scour depth below underwater pipelines in uniform sediments under steady flow and (2) an experimental investigation on the influence of upward seepage on clear-water scour depth below underwater pipelines.Based on the “image method” of the potential flow theory for the flow through the gap between a circular pipeline and the scoured bed, a theoretical model is presented for the computation of maximum scour depth below underwater pipelines in clear-water condition considering the wall correction. Also, a simple theoretical calculation, that involves Chiew's (1991) [Chiew, Y.M., 1991. “Prediction of maximum scour depth at submarine pipelines.” J Hydraul Eng 117(4), 452–466] gap flow curve, is proposed to estimate the maximum scour depth considering the wall correction. The computed results agree satisfactorily with the experimental data. In addition, the potential predictors of the maximum scour depth given by different researchers are compared with the experimental data.The result of an experimental investigation on the scour depth below pipelines under the influence of upward seepage through the bed sediment is presented. In general, the scour depth below pipelines with upward seepage is smaller than that without seepage. There exists a critical value of the ratio of seepage velocity to main flow velocity that corresponds to a minimum scour depth.     

十三陵水库防渗效果分析

十三陵水库建库后，从大坝坝基以及古河道一线渗漏十分严重，水库蓄水能力严重不足。为此，十三陵水库分别于1962年及1991年修建了坝脚及库尾防渗墙，通过几十年的实际检验，防渗效果显著。在低水位情形下，水库渗漏量的估算是选取水库上游经营户没有用水的时间段内，利用水量平衡原理，对渗透量进行简单分析。经测算，水库在没有用水及其他隐性补给的情况下，日均渗漏量约1万m3。     

宁夏青铜峡滑石沟路坝工程渗漏分析及处理措施

通过滑石沟路坝工程渗漏监测,计算不同库水位下渗漏量,找出主要渗漏段,分析渗漏原因,提出应对措施。在滑石沟库坝上游、下游设置监测断面,监测降水、蒸发、沟水、地下水等要素变化,采用水均衡法、理论公式法、有限元法、实际监测法四种方法计算监测期内库坝渗漏量,分析渗漏原因。以上四种方法的加权平均结果为日均渗漏量870 m~3/d。依据监测成果分析,路坝工程渗漏属于坝下基岩风化带渗漏,主要渗漏段在坝的左岸(桩号0+512.4~0+829.9之间)中及主河槽破碎带。在高水位时坝体渗漏量大,坝体安全可能存在较大风险。     

沥青混凝土心墙坝渗漏检测及防渗体系修复综述

针对部分沥青混凝土心墙坝出现渗漏情况,为判定沥青混凝土心墙坝渗漏的部位及通道,需采用多种检测方法对坝体渗漏情况进行综合分析和判定。列举了多个工程应用实例,对沥青混凝土心墙坝渗漏检测方法如水下声纳检测、孔内彩电观测、示踪连通试验、坝体内水位分析和物探检测,以及混凝土防渗墙和控制灌浆修复坝体防渗体系方案及其影响因素进行了综述,以期为类似工程提供借鉴。