承压水越流对地下结构浮力影响试验研究

针对承压水地层中地下结构受到浮力预测不准确的问题,开展存在地下结构的土层中竖向渗流模型试验,考察不同环境中的承压水渗流对地下结构的浮力影响。主要探讨不同水力梯度下均质土层中竖向渗流及承压水向上穿越弱透水层渗流时,所产生的孔隙水压力变化规律及其对地下结构的浮力的影响特点。试验表明:存在渗流时,土中孔压分布和地下结构浮力与静水压力不符;均质土中竖向渗流时,孔压和浮力较同深度理论值的提升比例与竖向水力梯度成正比;承压水在上覆弱透水层中渗流时,弱透水层中孔压和浮力的提升比例要大于强透水层,且土分层界面处孔压和浮力的提升比例最大,约为2倍的水力梯度。     

深厚覆盖层中弱透水层厚度及连续性对渗流场的影响

中国西北地区的深厚覆盖层坝基中常存在厚度不均和不连续的弱透水层,弱透水层的厚度、不连续形式及开口大小对坝基渗流场有一定的影响,其规律需要深入研究。基于非饱和土渗流理论,借助Seep/w进行渗流求解,探讨中间位置处弱透水层的厚度及连续性对单宽渗流量和出逸坡降的影响规律,并结合工程实例进行对比分析。研究表明:单宽渗流量和出逸坡降都随着中间位置处弱透水层厚度的增加而降低;弱透水层厚度对采用半封闭式防渗墙控渗时的渗流场影响最大,悬挂式防渗墙次之,全封闭式防渗墙最小。开口在上游的弱透水层与防渗墙形成的半封闭式联合防渗体系的控渗效果最好,开口在下游的弱透水层次之,防渗墙上下游都存在开口时效果最差。单宽渗流量和出逸坡降随弱透水层上游开口长度的增加而增大,但开口长度对渗流场影响不显著,其原因在于各防渗体系下上游弱透水层仅起到微弱的隔水作用。建议防渗墙和下游弱透水层形成半封闭式联合防渗体系,避免防渗墙上下游弱透水层均存在缺口的不利情况。基于监测值和模拟值得出的误差满足规范要求,表明采用的计算方法和得出的结论皆可靠。     

层间孔隙岩溶影响隧洞稳定性的数值模拟研究

以重庆巴南区某引水工程为研究背景,采用基于流固耦合理论的二维有限元数值模拟方法,通过有限元软件ABAQUS对隧洞工程选取13个主要断面建立相应的数值模拟模型,分析不同位置水工隧洞断面的围岩在开挖过程中的应力、位移和涌水量变化情况,得出层间孔隙岩溶对隧洞开挖稳定性的影响并提出建议。研究结果表明:隧洞跨层时应力及位移均会产生复杂变化;透水层的存在一定程度上加快了应力消散,并减弱隧洞变形速度;隧洞涌水量与其在透水层中的面积大小有关。     

动态承压水作用下深基坑底部弱透水层的出逸比降解析研究

根据深大基坑坑底弱透水层的一维越流模型,求解了承压水头变化引起的坑底弱透水层中的超静孔隙水压力和出逸比降的解析表达式。当坑底土层渗透系数较大时,出逸比降计算结果与传统方法的出逸比降求解结果一致,验证了出逸比降解析解的正确性。基于出逸比降解析解,分析了动态承压水作用下坑底出逸比降的变化规律和影响因素。结果表明:当基坑坑底弱透水层厚度一定时,土体渗透系数、压缩模量或承压水头波动周期越大,出逸比降波动越明显,幅值越大,相位差越小;出逸比降影响因素可通过与土体渗透系数和压缩模量正相关,与承压水头波动的角频率和弱透水层厚度的平方负相关的无量纲因子统一表示。最后通过工程实例表明,对于坑底弱透水层渗透系数较小的情况,降承压水头引起的出逸比降减小幅度不大并存在明显滞后性,对基坑的抗渗流稳定性具有不利影响。     

考虑层间渗流补给的基坑降水试验及计算方法研究

地下水在层状含水层中的渗流规律与均质含水层中有较大不同。通过模型试验研究了层状含水层的渗流规律,并与不同计算方法的结果进行对比分析。研究结果表明,弱透水层类型对层状含水层渗流场影响较大;试验条件下,当夹层为粉质粘土时,按分层方法计算的自由水面线与试验结果接近;当夹层为粉砂时,按渗透系数加权平均的方法计算结果与试验结果接近;对于所有的夹层类型,考虑层间渗流补给的有限元方法的计算结果都与试验结果接近,可用于实际工程计算。     

基于MODFLOW-SUB模块的地层压缩与地面沉降模拟研究

抽水引起地层压缩和地面沉降已成为工程建设的环境灾害问题。研究表明土体的压缩变形主要来自于弱透水层及含水层中的弱透水夹层,本文在Terzaghi一维固结理论和地下水渗流理论的基础上,结合弱透水夹层的延迟释水时间参数,利用地下水模拟程序MODFLOW配合SUB沉降模块建立地下水渗流—地层压缩模型,进行了含有弱透水层地层的含水系统的沉降模拟,分析夹层滞后疏水过程中带来的沉降滞后效应,并对夹层中的四个关键影响参数(弹性贮水率S'_(ske)、非弹性贮水率S'_(skv)、预固结水头值HC以及垂向水力传导系数K'_v)进行敏感性分析,模拟研究结果可为降水型地面沉降的防治提供科学依据。     

非线性吸附条件下填埋场污染物运移过程二维数值分析

假设填埋场下部为三层结构体系,且渗流场稳态,建立了污染物二维运移控制方程。在控制方程中分别考虑垃圾降解效应、压实黏土衬里的非线性吸附特性、滞水层与含水层的线性吸附特性及各向异性。采用数值分析方法对某一假想填埋场进行具体计算。通过变动参数计算与分析,计算结果表明:压实黏土衬里和滞水层的垂直弥散系数为污染物二维运移的敏感因素。仅考虑压实黏土衬里的非线性吸附特性下,复合参数Sl,m为污染物运移的敏感因素,当Sl,m取值较大时,污染物的水平向运移能力增强,而对吸附强度Kl,l不敏感。滞水层线性吸附对污染物运移影响显著而含水层吸附性影响较弱。     

小浪底缓倾角结构坝基的渗漏及示踪探测研究

小浪底水电站(以下简称小浪底)左岸具有缓倾角结构坝基，30^#排水洞中排水量偏大，防渗帷幕经补强加固后效果仍不明显，渗流十分复杂。从层状结构岩体的渗透性出发，应用现代示踪理论与方法，分析了小浪底左岸缓倾角结构坝基的渗透性，认为30^#排水洞中的排水存在不同的补给方式，排水洞北侧的排水量最大，库水通过切层裂隙贯穿相对隔水岩层T1^3-2。越流进入T1^3-1透水岩层，最后从排水洞排出，己形成了由裂隙网络组成的集中渗漏通道，并通过连通试验证实，30^#排水洞其他部位的排水量较小，由库水、尾水和黄河水经浅层渗漏补给。建议推广应用现代示踪理论与方法解决重大水工建筑物复杂的渗流问题。     

略论渠道防渗加固及处理技术

劈裂式灌浆技术是解决渠堤渗漏的有效工程措施，尤其是渠道存在弱透水层和裂缝情况下，采用劈裂灌浆对渠道的渠堤进行处理。其施工工艺和施工技术是可行的，能有效封堵渠堤渗水通道并填充弱透水层，减少渠道渗漏量。     

基坑悬挂式止水帷幕渗流的共形映射

近年来,在强透水地基中建构筑物基坑日趋增多,尤其对于水头较高且强透水层较厚的情况,由于采取落地式止水帷幕成本过高,或者无法施工,这时往往采用悬挂式止水帷幕并结合坑内抽水、坑外回灌的方式,使基坑内外渗流达到平衡,从而使基坑外水位基本保持不变,而坑内水位达到要求的降深。由于悬挂式止水帷幕的存在使该类基坑渗流求解格外复杂,因而这种基坑目前尚缺乏精确的理论表达式,常常采用"大井法"来计算基坑的涌水量。本文采用共形映射方法,通过建立数学模型,推导坑底以下无相对透水层基坑涌水量表达式。     

北江大堤石角段强透水堤基渗流分析

北江大堤石角段修筑的深厚的强透水砂卵石层上,虽经过截渗（高喷墙）、压渗、排渗（减压井）等工程处理,汛期堤内仍有险情出现。通过对险段补充地形、地质的测量勘探,查明原河床与Ⅰ级阶段地分界线,通过对该堤段测压管资料的分析整理,对整个渗流场有了全面的认识,采用水平二向渗流有限元对全石角段渗流场进行分析计算,从宏观上较好地反映了实际的渗流状况,明确了危险区域和出险原因,为加固处理提供了依据。     

SMW工法在强透水地层中的基坑支护应用

针对在基坑底没有连续水平向隔水层的强透水地层场地岩土条件,其基坑支护型式通过经济与技术最优结合方案分析,采用SMW工法加内支撑的支护型式进行基坑支护,很好的解决了该类型场地基坑支护难题,为以后类似工程积累经验。     

地下结构综合管沟变形缝渗漏水处理效果分析

某工程地下结构综合管沟基础位于天然地基基础及淤泥层等软弱土层上,变形缝是产生渗漏薄弱环节。本文采用固结补强方法,对综合管沟变形缝渗漏水的堵漏效果进行了研究。     

Study on a new-styled measure for treating water leakage of the permafrost tunnels

The status of water leakage of Kunlun mountain tunnel on Qinghai–Tibet railway is introduced by the time step in this paper. Based on the status of water leakage, the reason of water leakage of the tunnel is analyzed. In the light of the principle of protecting the frozen soil layer from thawing, a new-styled measure for treating water leakage, filling the ripped stone layer, is presented, and the design of filling the ripped stone layer is made. According to the basic theories of heat transfer and seepage, considering the coupled effects of seepage field and temperature field, a three-dimensional calculational model of the coupled problem is given, the spatial domain finite element formulae of this problem are obtained by Galerkin method, the time domain finite element formulae are obtained by Crank–Nicholson method, the solution process is presented, and a computer program is written. Using this model and program, three-dimensional nonlinear analyses for the coupled problem of seepage field and temperature field of the flat buried part from DK977+578 to DK977+682 in Kunlun mountain tunnel on Qinghai–Tibet railway are made under the two conditions of filling the ripped stone layer and not filling the ripped stone layer. The results show that it is feasible that the ripped stone layer is used for preventing water leakage of the permafrost tunnels. So, a new-styled measure can be used for treating water leakage of the permafrost tunnels.     

水平成层场地基本周期的估算公式

针对已有场地基本周期简化公式不适用含软夹层场地的问题,从振动的角度推导出能反映土层结构影响的场地基本周期估算公式。根据自振周期相等的原则,推导出单层土场地简化为单自由度体系的等效高度系数;以水平成层场地中任一土层厚度与这一系数之积作为体系高度,将场地简化为相应的单自由度体系,定义体系的自振周期为该土层的贡献基本周期,场地中所有土层贡献基本周期的平方和开平方即为场地的基本周期,并推导出相应的计算公式。检验结果表明,所推导公式不仅能够合理地反映土层结构对场地基本周期的影响,而且对实际工程场地基本周期的估算结果亦较已有公式的结果更接近地脉动测试结果。公式可用于估算水平成层场地的基本周期。     

安庆城市防洪堤渗流控制

安庆城市防洪堤是长江典型堤段，堤基为强透水深砂层上复盖有复杂的弱透水土层，堤后减压深井百余眼未能达到预期效果并逐年淤堵。文中通过大堤原观资料分析，论证了其现状和减压井逐年淤堵趋势；由室内和现场洗井试验，探求了一种恢复减压井效用的方法。并就７个典型断面进行二维有限单元法渗流计算，比较多种渗控方案效果，针对各堤段特点分别提出堤内压盖、截断复盖土层中夹砂层，维护原减压井列排水线等加固方案。     

潮州供水枢纽工程库区浸没影响初探

潮州供水枢纽工程库水位普遍高于两岸，水库蓄水后，可能对两岸城区、农田造成浸没影响。在大量的勘测、观测、调查工作的基础上，对库区蓄水后的地下水渗流场进行分析，对各种可能的工程措施进行计算比较，并提出合理且切实可行的工程方案。     

城市生活垃圾填埋场气压分布一维稳态分析模型

掌握填埋场气压分布是填埋气灾害控制和资源化利用的基础。提出了分层垃圾填埋体气压分布一维稳态分析模型及求解方法。该模型可分析含有给定抽气压力或给定抽气流量水平导气层的填埋体气压分布。采用该模型探讨了垃圾分层特征、封顶覆盖层下和填埋体内的高渗透性水平导气层、填埋体底部渗沥液导排系统兼作填埋气导排通道对填埋体气压分布的影响规律。通过参数分析得到以下结论：填埋体垃圾不考虑产气速率和固有渗透系数随垃圾埋深增加而减小（产气速率和固有渗透系数按埋深平均）会高估填埋体内气压;封顶覆盖层下和填埋体内设置水平导气层可有效降低填埋体内气压;填埋体底部填埋气导排通道对填埋气气压较大的深部垃圾降压效果较明显。分析结果表明,该模型可指导填埋气收集系统设计,如水平导气层位置和间距布置及抽气功率选择等。     

多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性

为研究多层加筋垫层刚性桩网复合地基的承载特性,将设置有多层土工格栅的加筋垫层视为大挠度薄板进行分析,运用层合板理论,模拟多层土工格栅与碎石垫层之间的相互作用,建立加筋垫层抗弯刚度矩阵的计算方法。考虑刚性桩网复合地基的三维应力和位移边界条件,根据静力平衡条件,建立加筋垫层应力函数和挠度微分控制方程,并利用伽辽金方法进行求解。在此基础上,利用Winkler地基梁理论和大挠度薄板理论对桩土应力比和格栅拉力进行计算。最后,运用实际工程对计算方法进行验证,并综合分析格栅总层数、铺设间隔和位置等因素对桩土应力比及格栅拉力的影响。研究结果表明:理论计算结果与实测结果较为吻合;随着格栅总层数的增大,桩土应力比增大而格栅拉力降低,铺设2～3层格栅效率最高;随着铺设格栅间隔和底层格栅距桩帽距离的增大,桩土应力比降低,而格栅拉力增大。