三峡水库蓄水运行滑坡渗流稳定和防治设计研究

跟踪分析2008～2020年三峡工程175 m正常高程设计水位试验运行调度过程,建立正常工况下库水位多年平均升降典型曲线。以巫山塔坪滑坡为例,通过修正的一维非稳定渗流方程解析解,建立库水位多年平均升降与典型堆积层滑坡地下水浸润线的关系;由此,采用包含时间变量的不平衡推力法计算堆积层滑坡安全系数随库水位升降的动态曲线。并采用数值模拟验证解析分析的结果。考虑到库岸堆积层滑坡地下水与库水联通性良好,难以使用常规抗滑桩工程,本文还讨论采用中小口径抗滑桩群对水库滑坡进行防治的方法。值得指出,2020年8月,三峡库区遭遇自2003年建库以来的最大洪峰流量(百年一遇),达到75 000 m3/s。本文对该水文年的滑坡稳定性进行了研究,可为特殊工况下库区滑坡稳定性分析和防治设计提供参考。     

桩基设计改为浅基础的工程实例分析

1工程简介某20000t立筒库工程由立筒仓和工作塔两部分构成（参见图1）。立筒库由18个高37．5m的圆筒仓构成;它们相互联结成整体结构。筒库距长江边仅见外地下水受江水制约。1993年进行了工程地质勘察,立筒库地基由下列上层构成：①为素填土;填上时间一般在5年以内,厚?..     

西龙河水源地岩溶地下水开采量评价

西龙河水源地位于邹城市西南一相对独立水文地质单元内。区内已建有多个水源地,目前处于一种供稍大于求的弱平衡状态。为了合理、安全地利用西龙河水源地岩溶地下水资源,在深入分析勘察区及周边水文地质条件基础上,分别设置新增开采量为3.50×104m3/d、3.10×104m3/d和2.80×104m3/d三个不同的开采方案,采用GWMS软件包之AQUA3D地下水流数值模拟模型软件,对该水源地岩溶水资源进行了数值模拟。模拟结果表明,考虑了实际存在的＂井损＂因素后,新增开采量2.80×104m3/d,其平水年抽水井最低水位标高为15.10m,较允许最低水位高3.1m,枯水年抽水井最低水位标高为12.20m,较允许最低水位高0.2m;平、枯水年因岩溶水开采而引起孔隙水水位下降分别为0.56m和1.86m,满足规定的开采约束条件,对当地农业生产与生态环境影响较小,是所设定的三个开采方案中最合理的一个。     

堤防工程渗流模拟分析

构建了渗流模型、建立了渗流模拟方案。为分析不同水位条件下的渗流及破坏情况,根据资料分析和野外调查结果,采用包括50年一遇设计洪水位,大洪水年洪水位以及200年一遇超大洪水位进行模拟分析。主要对混合堤加以分析,得出堤防的流动路径图、渗流速率云图和坡降云图,并对渗流结果进行分析。在3种不同水位方案下堤防渗流场、流速的影响分析结果,以及坡降数值结果与破坏可能性分析结果表明,在50年一遇设计洪水位、大洪水年最高洪水位条件下堤防不易产生渗透破坏,堤防抗渗稳定性均能满足要求。在200年一遇超大洪水位条件下堤防易产生渗透破坏,需要采取工程防渗措施。     

三峡库首区蓄水前后构造应力场三维数值模拟研究

迄今为止，长江三峡库首区蓄水对上地壳构造应力场影响的数值模拟研究中存在的最大问题是未考虑地形“峡谷效应”和库水下渗导致“岩石弱化”的影响。利用高精度DEM图和135m水位蓄水同期重力异常观测资料，首次建立包含地形单元、库水下渗因素等复杂条件下的三峡库首区上地壳三维数值模型。在Marc软件平台上，以优选加载方案进行数值模拟，揭示135m水位、175m水位蓄水条件下库首区上地壳构造应力场的动态变化，发现九湾溪、马鹿池、官渡口、牛口等断裂带挟持区出现最大3．5～5．0MPa的最大主应力降等有利于高角度正断层失稳的应力场变化，预测175m水位蓄水影响将呈“继承性”发展。首次提出“二次诱发地震”、“水库诱发地震潜在震源”、“叠加潜在震源”的思想，探讨了蓄水对秭归、巴东2个重点区域断裂稳定性、孕震环境及地震危险性的影响。     

沿海地区通航运河内特大桥深基坑钢板桩围堰干封施工研究

通吕运河特大桥位于南通市二甲镇,桥梁全长1 121.7 m,其中主墩17、18号墩位于通吕运河内,左右幅主墩承台共4个,尺寸为纵向12 m、横向12 m、高度3 m,承台顶面高程–3 m,通吕河常水位+2.12 m,百年一遇洪水位3.86 m,300年一遇洪水位4.32 m。通吕运河已完成三级航道整治,两侧为人工直立护岸,工程河段水面宽约121.14 m、河底高程约–2.98 m,设计最高通航水位为3.3 m,最低通航水位为1.22 m,现状达到Ⅲ级航道标准。     

Visual MODFLOW在地下水数值模拟中的应用——以公主岭市黄龙工业园水源地为例

本文采用定性分析与定量计算相结合、随机模型与确定性模型相耦合的方法,确定了公主岭市黄龙工业园水源地的合理开采量。分析了研究区地下水的补排关系和补给能力;应用VisualMODFLOW 3.1对研究区的地下水流进行了数值模拟,并预报了新水源地投产后地下水水位及流场的时空响应变化;模型预报过程中采用Monte-Carlo随机方法模拟预报了研究区的降水量。模型预报结果表明,在区内和邻区不再增建承压水水源地的情况下,承压水可开采资源量为15800m3/d。为研究区地下水资源的合理开发提供了科学依据。     

库水位变化对库岸滑坡渗流特征影响的数值模拟研究

三峡库区水库蓄水之后,库水位在175~145m水位的周期性波动,库岸滑坡地下水渗流状态发生较大改变,可能引发滑坡等岩土体失稳现象的发生。利用有限元数值模拟方法,对库岸赵树岭滑坡在水位变化条件下地下水渗流状况进行了分析。结果表明,三峡库区水库蓄水后水位变化对库岸滑坡地下水渗流场的改变明显恶化了影响滑坡稳定的水文地质条件。     

第四纪松散沉积层地下水疏降与地面沉降三维全耦合数值模拟

针对第四纪松散沉积层地下水疏降引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑土体的非线性特征及土的渗透性随应力状态的动态变化,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,建立了地下水疏降与地面沉降变形的水土全耦合三维数学模型,并采用三维有限元数值分析方法,以上海市地铁四号线董家渡段隧道修复深基坑降水为例,模拟预测了基坑中心水位降至标高-23.4 m时基坑周围地下水渗流场与地面沉降变形场的分布特征。该模型稳定性好,收敛速度快,能模拟复杂三维地质体和整个基坑降水工程的结构,具有重要的工程实用价值。     

三峡库区猴子石滑坡地下水动力场分析

三峡库区的猴子石滑坡位于奉节县新城核心地段,滑坡体上有奉节县汽车客运中心、综合广场等近20个迁建单位与大量居民住宅楼,保证边坡稳定性有重要的意义。三峡水库蓄水后在猴子石滑坡部位将会形成较大的地下水压力,特别是在库水位骤降情况下,坡体内将产生较大的动水压力,这对边坡稳定非常不利。通过数值模拟不同工况边坡地下水渗流场可知,库水位从175m骤降至145m时,猴子石滑坡所受动水压力为正常蓄水位时的13倍,进行稳定计算时必须考虑动水压力的影响。最后对降低地下水位工程措施实施后的渗流场也进行模拟,为治理工程设计提供科学依据。     

库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系作用三维分析

库水位上升产生的浮力作用和库水位骤降时产生的渗透动水压力,将改变原有的水–边坡作用环境与条件,不利于库区边坡稳定。结合三峡库区马家沟I号滑坡的现场监测成果以及库水位波动数据,利用数值模拟方法,建立真三维模型。采用有限差分程序软件内置的Fish语言将分别考虑库水位上升和下降对坡面产生的静水压力作用、动水压力作用耦合于有限差分程序软件,对滑坡在库水位骤然上升与下降的位移和应力场进行分析,研究应力–渗流耦合作用下抗滑桩加固库区滑坡位移和受力特征,探讨滑坡–抗滑桩相互作用体系的防治效果。结果表明：抗滑桩与土体形成土拱效应以及抗滑桩阻滑效应相互作用下防治滑坡效果明显;库水位骤降产生的动水压力相比于库水位骤升产生的静水压力对滑坡–抗滑桩作用体系的减弱作用更大;数值模拟方法为对库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系相互作用三维分析具有一定的指导意义。     

桩基对含水层渗流环境影响的工程实例分析

在沿海地区的上覆软粘土、下伏砂性土互层的地层中,桩基一般选择含水砂土层为持力层。含水层中的既有桩基会改变地下水渗流环境。以上海盛大国际金融中心工程为依托,建立三维有限差分数值模型,通过现场实测资料与数值模拟结果对比分析,研究桩基对地下水渗流环境的影响效果。结果表明,与无桩情况相比,分布在含水层中的桩基带来的影响主要表现为使得观测井水位埋深随时间变化更快,降落幅度也更大;在距离抽水井越近的位置,水位降深幅度越大;使同一承压水水位埋深等值线分布,在基坑内变化更快,水位下降幅度更大,而在基坑外则相反;是否考虑桩基作用的水力参数的反演数值约有20%左右的差异。     

越南某深基坑改造项目地下水控制技术及难点分析

以越南某深基坑地下水控制为例,场区位于城胡志明市中心城区,施工工况复杂,环境保护要求高,水文地质条件差。为减小因降水引起的基坑安全及环境不利影响问题,以岩土工程及专项水文地质勘察为基础,对环境水文地质进行评估,构建地下水三维渗流数值模型,掌握水位降深达21m时的地下水复杂流动状态及评估由此引起的环境变形趋势,进而选择合适的降水设计方案,并列出实际施工时存在的降水难点及措施,有效控制了周边环境的不利影响。     

潮州城区浸没影响的预测与实测资料分析

 在设计阶段针对潮州供水枢纽工程对潮州城区的浸没问题进行数值分析,对城区的水头分布情况进行预测,并在各个可能受浸没影响的区域布置地下水监测网络,对地下水进行长期监测。整理前期数值计算成果,结合蓄水2 a多来地下水测点的实测资料及现场调查,对城区浸没情况进行分析评价,结果表明：原设计目标基本实现;根据地下水实测资料可将城区按受蓄水影响和减压井影响程度划分为3个区域,潮州主城区位于同时受蓄水及减压井影响范围内,浸没影响范围在堤后600～1 000 m范围内;减压井的工作效果较好。     

水位快速下降对某均质坝坝坡稳定性影响分析

以某均质坝为例,基于有限元—渗流耦合计算程序,建立了二维均质坝数值模型,研究了水库从设计洪水位降低到正常高水位和死水位时大坝内部土体的应力应变特性,并采用强度折减法计算了三种水位下坝坡的稳定安全系数,结果表明:水库水位快速下降不利于坝坡的安全性,水位调节时应尽量避免水位骤降的运行工况。     

垃圾填埋场渗沥液水位壅高及工程控制

 我国垃圾填埋场渗沥液水位普遍壅高,严重影响安全运行。测试和总结垃圾的持水特性、饱和渗透系数以及渗沥液导排层渗透和淤堵特性。通过数值分析,揭示垃圾初始含水率、持水特性以及垃圾和导排层渗透系数对填埋场水位的影响规律。结果表明,垃圾饱和渗透系数随深度和龄期减小、导排层淤堵、垃圾初始含水率高导致水位明显壅高;而垃圾饱和渗透系数较小时,堆体内易形成局部滞水。结合实际工程,验证数值模拟结果,提出并实施水位壅高控制的工程措施,效果十分显著。     

宁波地铁3号线仇毕站基坑工程地下水控制数值分析

以宁波地铁3号线仇毕站为例,在概化水文地质概念模型的基础上,建立地下水三维非稳定流与地面沉降耦合数值模型。模型结合基坑抗突涌验算,模拟预测减压降水在满足安全要求前提下的坑外承压水位以及地面沉降量。结果表明:基坑南端头井承压水位控制在-7.74m以下、标准段承压水位控制在-6.92m以下、北端头井承压水位控制在-10.25m以下时,基坑西侧基沿街商铺地面沉降量约为16~19mm,东侧建筑群地面沉降量约为25~28mm。     

平原河网地区桥渡壅水平面二维水流数值模拟

为分析平原河网地区桥渡对桥址河段壅水及流速场变化的影响,以杭州市德胜快速路石德立交R4匝道跨备塘河桥为例,根据实测河道水下地形资料进行网格概化,以上塘河流域MIKE11一维水动力模型计算成果作为控制边界条件,利用MIKE21建立了平面二维桥渡数学模型。结果表明,遭遇20年一遇洪水时,桥墩上游一定范围内出现水位雍高,3个桥墩所在断面最大壅水高度达0.04m,最大壅水长度160m;桥墩附近的水流流向发生了改变,流速有所增大,对河道堤防和河床产生明显冲刷。该方法可在平原河网地区桥梁防洪影响分析工作中推广应用。     

大型地下构筑物(基础)底板抗浮位移优化计算

应用 SAP2 0 0 0结构计算程序对一大型地下水池的底板进行抗浮位移计算 ,以底板的最大竖向位移为控制目标对结构进行优化 ,得到合理的构件尺寸 ;对水池底板在有地下水和无地下水两种状况进行了分析 ,并计算了罕遇水位时底板的抗浮结果 ,调整了水池结构     

开采条件下的地下水溶质运移规律的研究——以山东济宁漏斗区为例

数值模拟方法是评价地下水资源、模拟地下水水流和溶质运移的主要方法和手段之一。本次研究应用Visual MODFLOW建立了研究区地下水三维水流及溶质运移模型,并应用其中的MODPATH模块模拟了地下水中水质点的运移轨迹,分析了由于过量开采而形成地下水水位降落漏斗后,研究区地下水溶质的运移规律,提出了控制和改善地下水水质的方法。