三峡大坝基础渗流控制措施效果分析

 通过对三峡大坝左#9～右#21坝段基础渗流场的有限元数值模拟，对比分析了排水孔幕的孔距、建基面的高程以及封闭和不封闭防渗排水的型式对渗流控制效果的影响，并采用接近实际的设计排水孔距， 用三维模型模拟分析了防渗排水系统的渗控效果。研究结果表明，虽然渗透剖面图显示坝基岩体的渗透性很小，但帷幕结合排水孔的防渗排水措施仍是必要的，此设计方案具有较好的渗控效果。     

岸坡水平排水孔的渗流场数值模拟

地下水作用是岸坡稳定性的重要影响因素,在航道岸坡整治工程中,岸坡排水设施必不可少。水平排水孔可以有效排出岸坡土体内部地下水,降低地下水水位。通过三维非稳定渗流数值模拟,分析了岸坡水平排水孔的排水效果。首先,对排水孔室内模型试验进行了数值模拟,结果表明数值模拟结果与试验结果较为一致,坡体中地下水向水平排水孔汇集并排出坡体;之后,对典型岸坡渗流场进行了数值模拟,其结果表明,水平排水孔的排水效果较为明显,可以加深对于渗流场的控制范围,孔深越大,排水效果越好。研究成果可为水平排水孔在航道整治工程的应用提供参考。     

渗流场分析的夹层代孔列法

排水孔是降低渗透压力以增强水工建筑物抗滑稳定性的重要措施,如何考虑排水孔的作用是渗流场分析中的一个难点。笔者提出夹层代孔列法,以等效排水夹层代替排水孔列,适当选择夹层的渗透系数,使排水夹层与排水孔列的排水效果总体上相等,采用本方法利用通常的三维有限元网格就可以分析含排水孔列的全坝三维渗流场,计算方便,效果良好。     

大孔距深孔岩溶堵水帷幕灌浆试验研究

武宣盘龙铅锌矿矿区堵水帷幕沿线岩溶发育复杂,初步设计阶段布置排距3 m的双排孔,孔间距6 m,深度一般超过200 m。在施工中,当钻孔帷幕深度超过200 m,孔距大于4 m,我们将面临更为复杂的技术问题。通过灌浆试验,探索了大孔距深孔岩溶堵水帷幕灌浆排数、排距、孔距、孔深等灌浆技术参数,为优化设计、降低工程造价、保证工程质量等提供依据。     

滹沱河北大堤东汉段劈裂灌浆效果分析

本文根据滹沱河北大堤东汉段劈裂灌浆加固除险处理措施实施状况,进行了孔距、孔深对劈裂灌浆效果的分析。观察和测度结果表明,滹沱河北大堤东汉段劈裂灌浆选取孔距3.0m、孔深打入砂层1.5m是适宜的。     

万家口子水电站拱坝坝基三维渗流场分析及渗控措施研究

运用Visual Modflow软件对万家口子水电站拱坝坝基渗流进行了模拟研究,用六面体单元精确模拟了排水孔孔径、孔深和孔距及帷幕的空间分布,同时对影响渗流场主要的渗流通道,如不整合面、断层、裂隙带等进行了精确模拟,在此基础上分析了坝基渗流场分布规律。综合评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗流控制能力和局部渗流控制薄弱环节。研究表明,不整合面对坝基渗流特性影响很大,建议施工时应尽量开挖到不整合面以下,或将帷幕穿透不整合面以提高帷幕的防渗效果。     

新安江大坝主帷幕的检查及其评价

新安江大坝防渗幕设在坝轴线附近,总长592.3m,于1959年～1962年施工.灌浆廊道贯穿2—23坝段,其间设三排帷幕.第一排帷幕距灌浆廊道上游壁0.4m,孔深22.5～45m,倾向上游项角10°,基本孔距2m.第二排帷幕距灌浆廊道上游壁1.0m,孔深40～70m,倾向上游项角7°为主帷幕,基本孔距2m、加密孔距1m.     

混凝土坝坝基排水孔间距对渗流场的影响数值分析

采用三维渗流场有限元方法,模拟坝基渗流场。建立三维渗流场有限元分析模型,精确模拟排水孔的位置。分别计算排水孔间距为2m、3m、4m三种工况下坝基渗流场,详细分析和探讨坝基及消力戽排水孔间距对渗流场的影响。分析表明,排水孔间距越小,排出的渗流量相应增加,扬压力有所减低,但是坝基排水孔、坝体下游消力戽排水孔间距由3m减小到2m或增加到4 m时,对坝基整体渗流场及坝基扬压力影响并不明显,所以坝基内的排水孔间距可以取为较大值。     

改进排水子结构法求解地下厂房洞室群区的复杂渗流场

本文论述了用改进排水结构法精细地求解地下厂房区复杂的渗流场的方法，突出地介绍了对厂房，排水廊道及排水孔等孔洞内边界上渗流状态的数学模拟方法，最后以大朝山水电站工程为例对渗流场进行了求解。     

混凝土坝排水孔通孔技术探析

混凝土坝在渗压水的溶蚀下析出的钙质附着在排水孔孔壁上,影响了排水效果,从而威胁大坝运行安全.因此,研究通孔技术保障排水孔的排水效果是必要的.文中以丰满大坝排水孔的通孔施工为例,介绍了刷孔工具及施工方法,排水孔道经疏通后,有效地控制了扬压力的上升,通孔效果显著.     

Study of Drawdown–Drain Discharge Relationship and its Application in Design of Cost Effective Subsurface Drainage System in Mugogo Swamp, Busogo, Rwanda

Mostly the swamps in Rwanda are surrounded by volcanic hills with small streams flowing to discharge runoff and seepage water. Mugogo swamp is located in Busogo sector, Musanze district, North province. Total area of the swamp is approximately 50 ha. The swamp is surrounded by hills and elevated volcanic rocky terrains. Potato is the main crop cultivated in the swamp. The average production rate of potato is 7 MT/ha which is very low compared to 12 MT/ha in well drained areas. During rainy season seepage water and runoff water from the surrounding hills cause the waterlogged condition of the swamp and affecting the potato cultivation and land productivity. The remedial measure for this swamp is to divert separately the runoff and seepage water from surrounding catchment area and then remove the recharge water by pumping through a system of subsurface drains. Hydraulic head–drain discharge relationship can be fitted with quadratic equation. Equivalent drainable porosity and equivalent hydraulic conductivity are determined as 0.105 m/day and 0.34% respectively for drain depth of 40 cm from soil surface. Effective hydraulic conductivity in the soil profile shows that its average value in the top 15 cm of soil layer is 0.17 m/day and that in the remaining depth up to impermeable layer is 0.015 m/day. Third degree polynomial expressions are made for Head–hydraulic conductivity and head–drainable porosity relationships. The nonlinear relation of hydraulic conductivity and drainable porosity with drawdown shows that the proximity of Kinoni stream does not affect drainage parameters of the area because of less seepage from the stream. The study also reveals that adoption of 7 m drain spacing is very less if crop parameter is not considered and will result higher drain cost. Drainage coefficient of 5 mm/day is arrived considering the rainfall distribution, infiltration rate of soil, allowable water logging tolerance of potato crop. Required drain spacings are calculated for different drainage coefficients of 1, 2, 3, 4 and 5 mm/day under different drawdown conditions to plot subsurface drainage characteristic curves of the swamp. These curves are useful to directly read the drain spacing and drain depth for the required drainage coefficient without going for tedious calculations. Cost analysis shows that the ratio of drain spacing to drain depth can be a decisive factor to select best combination of drain depth and drain spacing. For drainage coefficient of 5 mm/day, optimum drain spacing-depth ratio is found as 7.2 with a cost of 0.689 million Frw/ha. For different drainage coefficients in the swamp, the drain depth of 1.5 m is crucial and optimum cost occurs at this depth. It is also found that any increase in drawdown beyond the drawdown at critical drain depth will not reduce the cost significantly.     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

弧形钢闸门排水孔位置优化

结合某工程三支臂弧形钢闸门,利用ANSYS有限元软件建立了相同孔径不同位置排水孔的闸门有限元模型,计算分析了排水孔位置对弧形钢闸门主梁强度及局部应力的影响,以找到兼顾强度及排水要求的水工弧形钢闸门排水孔最佳位置。结果表明:对于三支臂弧形钢闸门,相同孔径不同位置排水孔不同程度地影响了闸门主横梁的应力分布;考虑到强度及排水要求,对于中、下主横梁,将排水孔设置在主横梁中和轴上;对于上主横梁,将排水孔设置在靠近后翼缘约2倍孔径的位置处为宜。     

单点膜孔入渗特性的试验研究

膜孔入渗是指在覆膜灌溉中，水通过膜孔渗入土壤的过程。作者对陕北榆林壤土进行了5种膜孔直径的单点膜孔入渗室内试验，观测并分析了累计入渗量、湿润深度及表面湿润半径随入渗历时的变化规律。结果表明：①单点膜孔的累积入渗量变化过程符合Kostiakov模型；②相对入渗参数(单点膜孔入渗参数与垂直一维入渗参数之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；③单点膜孔的湿润深度小于垂直一维入渗的湿润深度，并且相对湿润深度(单点膜孔的湿润深度与垂直一维入渗的湿润深度之比值)与膜孔直径具有显著的相关关系；④单点膜孔入渗的表面湿润半径与入渗历时符合幂函数关系，并与膜孔直径存在着显著的相关关系；⑤在相同入渗历时的情况下，与垂直一维入渗相比，膜孔入渗的湿润土体平均含水率较小。     

减压井运行效果影响因素数值分析

针对减压井运行效果,开展数值模拟分析。对减压井贯入深度、井管直径、井间距、出水口高程以及滤层透水性等因素,进行二维渗流有限元计算,分析各个因素对减压井淤堵的作用大小及影响规律。计算结果表明:减压井贯入深度与滤层透水性对其效果影响很大,且随着贯入深度增加,滤层透水性增高,减压井出水效果逐渐提升;井管直径对井效影响较小,直径越大减压效果越好,但提升幅度不大;井间距和出水口高程对减压效果影响不大。     

软土深基坑双排桩支护结构的影响因素分析

基于软土地区的某深基坑双排桩支护工程,采用有限单元法建立了三维仿真计算模型对双排桩的受力和位移特性进行计算,系统分析了双排桩排间距、桩径以及前后排桩长等影响因素对双排桩支护结构受力和位移的影响,得到该软土基坑工程双排桩支护结构的最佳排间距、桩径和桩长。结果表明:当双排桩桩径取0.8～1.0 m、排间距取桩径的3～4倍时,排桩的弯矩分布和桩身的位移比较合理,可以最大化地发挥双排桩的支护作用;相比于后排桩桩长,增加前排桩的桩长对提高支护结构的稳定性更有效。     

框架式海堤变形模拟与稳定性影响因素分析

以温州框架式海堤为背景,采用有限元强度折减法,分析密排桩结构参数和桩基周围淘蚀对框架式海堤变形及稳定性的影响。计算结果表明:随着密排桩桩长增加,密排桩桩身水平位移不断减小;密排桩径对桩身水平位移的影响较小;密排桩排间距对桩身水平位移基本没有影响;随着桩基周围淘蚀深度的增加,密排桩桩身水平位移不断增大,最大增幅位置都发生在桩顶;随着密排桩桩长和桩径的增加,框架式海堤整体稳定安全系数均增大;密排桩排间距为2.1 m时,框架式海堤整体稳定安全系数最小。     

桥墩振动对其局部冲刷的影响

为了探究桥墩振动对其局部冲刷的影响,以圆柱型桥墩为例,开展了不同泥沙底床条件下的振动桥墩局部冲刷水槽试验。结果表明,在振动载荷下,对于中值粒径分别为14.42μm、31.75μm和85.92μm的细颗粒底床,当振动强度从0增大至3.72,最大冲刷深度和最大冲刷半径均随之增大;中值粒径为14.42μm的泥沙底床最大冲刷深度增幅最大达910%,且粒径越大,增幅越小。对于中值粒径为260μm的粗颗粒底床,当振动强度从0增至2.31,最大冲刷深度降低了37.50%,而最大冲刷半径增加了38.37%。因此,桥墩的振动对其局部冲刷有着重要影响,且对细颗粒底床和粗颗粒底床的影响不同。桥墩振动导致有黏性的细颗粒泥沙发生流变从而加剧了其局部冲刷;而无黏性的粗颗粒泥沙受到振动作用而加密,其局部冲刷削弱。提出了考虑桥墩振动的局部冲刷深度计算公式,其理论计算值与实测值相对误差在±20%的数据达87.5%,能够为涉水桥梁基础埋深的设计提供更合理的计算依据。     

岩溶库区帷幕灌浆技术及其工艺参数优化

中国西南岩溶地区缺水问题有望通过修建水库蓄水来解决,但该区域内广泛发育的岩溶漏斗、落水洞等会使水库内蓄水渗漏。灌浆帷幕是降低库区岩层渗透性的有效手段,低成本高质量帷幕灌浆的关键在于优化灌浆工艺及其参数。采用室内试验、数值模拟和现场试验相结合的方法,对灌浆材料配比、钻孔间距、灌浆压力、帷幕底界和灌浆工艺进行优化。结果表明:将水灰比控制在1∶1~1∶3之间,单排钻孔布置,孔距2.0 m,灌浆压力1~2 MPa,帷幕底界控制深度为风化层深度以下10 m处,分段灌注且第一、第二及以后各段的长度分别为2、3、5 m,可实现德厚库区灌浆帷幕体系透水率＜5 Lu的目标。该研究可为德厚库区灌浆帷幕工艺参数优化提供理论与试验支撑,为西南岩溶发育区类似项目的建设提供参考。