地铁建设中地下水与环境岩土体相互作用研究

地铁建设中地下水与环境岩土体相互作用会产生一系列环境岩土体问题,对这些问题展开定性研究具有十分重大的理论和实践意义。以地下水动力学为基础,利用一维固结理论探讨了地铁建设过程中疏干排水造成的地面沉降问题;根据太沙基极限荷载理论对由于地铁结构造成的水位壅高给地铁沿线迎水面浅基础建筑物地基承载力带来的影响进行了研究。建立起了一套研究地铁建设过程中地下水与环境岩土体相互作用的定量化评价体系。以成都地铁2号线为例,研究成果表明,成都地铁2号线各地铁车站在施工过程中由基坑疏干排水引起的地面沉降量在0.01~0.07 m范围内,沉降值较小;地铁车站迎水面方向由水位壅高导致的浅基础建筑物的承载力会受到一定的影响,影响最大的为东门大桥车站附近的浅基础建筑物,承载力仅为修建前的86.84%。     

水位升降对荆江高滩岸坡渗流场影响分析

为了进一步分析长江荆江中州子河段高滩岸坡稳定性,考虑该河段水位变化特点,以饱和-非饱和渗流理论为基础,应用 Geo-studio软件seep/w渗流分析模块,对该河段二元土体结构高滩岸坡进行了渗流场模拟。结果表明：江内水位上升初期及下降期间,岸坡渗流以指向江内为主,且渗流方向随着水位升降而变化;当水位升降速度小于土体渗透系数时,土层内浸润线基本与江水位同步变化,反之则浸润线明显滞后于江水位变化,且水位降速越大,地下水位坡降越大,不利于岸坡稳定;水位上升时,岸坡内最大孔隙水压值增大,负孔隙水压区（非饱和区）减少,反之则最大孔隙水压值减少,负孔隙水压区增加。     

电渗模拟试验在小山水电站压力管道设计中的应用

小山电站压力管道工程的地质条件比较复杂，地下水渗流场的分布和变化控制着压力管道的布置和结构型式，在技施设计阶段复电渗模拟试验，对控制渗流场的工程措施及可能影响渗流场的因素进行了研究，为设计提供了具体参数。     

库水位升降作用下锦屏一级水电站左岸边坡地下水渗流特征研究

为了研究锦屏一级水电站蓄水过程中库水位变化对边坡地下水渗流特征的影响,将左岸边坡构建精细的地质模型,并以饱和—非饱和渗流理论为基础,应用Geostudio Seep/W分别对5个库水位升降工况进行数值计算。结果表明:当库水位上升时,地下水渗流方向会由指向坡外变为指向坡内,而坡表的孔隙水压力首先增大,浸润线呈现出上凹的特征。当库水位下降时,地下水渗流方向会由指向坡内变为指向坡外,坡表的孔隙水压力快速减小,浸润线呈现出下凹的特征。而无论是库水位下降还是上升,岸坡内的渗流场变化始终会滞后于库水位的变化。产生这种滞后现象的原因与库水位升降速率和坡体渗透系数的大小有关。当渗透系数小于升降速率时,渗流场的动态变化就会产生滞后现象,并且库水位升降速率越快这种滞后现象越明显。     

库水位升降作用下土质边坡渗流场动态变化研究

为探索水库边坡尤其是土质边坡在库水位升降条件下渗流场的变化规律及边坡的稳定性,建立了较大比例尺的库岸土质边坡地质试验模型。用孔压计测得试验模型的孔隙水压力随水位升降的变化值,以非饱和渗流理论为基础,并结合试验所测数据,用Geostudio有限元数值分析软件SEEP/W 模块进行水位升降条件下的瞬态渗流场模拟。结果表明：坡体孔隙水压力随试验水位的升降而变化,坡体位置高程越高,孔隙水压力和基质吸力变化的滞后性越明显。孔隙水压力模拟值与计算值基本一致,表明模拟所选参数和水土特征曲线能反映模型试验情况。     

黄河某水电站溢洪道边坡渗流场模拟分析

某水库蓄水后,水位抬升约76 m。针对水库溢洪道边坡渗流场的三维特征,运用MODFLOW对水电站蓄水前、蓄水后以及库水位骤降后的地下水渗流场特征变化进行三维模型模拟研究。结果表明:蓄水前,地下水对岸坡稳定性影响较小;蓄水后库区水位抬升产生很大的静水压力,模拟区水位整体抬升,坡体前缘部分浸入水库,诸多因素增大了坡体自身的不稳定性;泄洪后水位骤降,地下水渗流方向突然改变,可能对进口部位的边坡变形产生一定程度的影响。     

基于流固耦合分析的地铁车站施工 缝渗漏破坏特征研究

依托哈尔滨地铁人民广场站工程,采用数值计算分析方法,基于流固耦合分析理论,研究了地下水通过地铁车站施工过程中预留的施工缝渗透地铁车站结构内部的力学机理,分析了渗透过程中地铁车站应力、应变分布特征与孔压分布规律。研究表明:在地下水渗流与侵蚀作用下,孔压水透过车站施工缝侵入地铁车站结构,不仅致使地铁车站结构预留施工缝处产生较大孔隙水压力,而且较易导致在结构土体自重以及孔隙水压力共同作用下地铁车站结构的应力应变发生改变,从而引起地铁车站底板处发生渗漏破坏。因此,在实际工程中,应加强在施工缝处的防渗措施以及车站底板的加固措施。     

灵渠秦堤渗漏特征及防渗治理成效分析

长期渗漏是导致灵渠秦堤塌陷病害的主因,严重影响了灵渠的保护工作。以飞来石段秦堤为研究对象,分析地下渗流场及渗漏原因,评价相应治理措施的效果。对秦堤的渗漏问题进行了现场勘查,评价了区域工程地质和水文地质条件。采用防渗墙来封堵渗漏通道,并布置地下水位观测孔进行地下水监测。建立地下水渗流场的数值模型,模拟自然条件下的地下水渗流,将模拟结果与监测数据对比,验证模型的准确性。进行不同工况下的地下水渗流模拟,对比分析设置防渗墙后渗流场的变化。模拟得到防渗墙的等效渗透系数分别为7×10-7、7×10-7、7×10-8m/s,封堵了渗漏通道,改变了渗流途径。治理后,河间地块的每延米渗流量由2.640 m3/d减至0.176 m3/d,减少了93.3%。分析表明:水位高差大、渗流途径短、砂卵石层及灰岩中的岩溶裂隙渗透性强是该区域发生渗漏的主要原因,利用高压旋喷桩形成防渗墙可有效治理渗漏。     

燃煤电厂平原灰场渗漏对地下水环境影响及其治理

以济宁某燃煤电厂灰场为例,查明了正在运行中的灰场周围地下水水位、水质现状,通过时间和空间的数据对比,分析了灰场渗漏对地下水环境的影响,指出平原灰场渗漏距离与土层岩性密切相关,黏性土层中灰水渗漏对地下水的影响距离在1 km左右,对水位的影响距离略大于对水质的影响距离。根据场区地层结构和水文地质条件,提出了具体的防渗方案,对正在运行中的灰场可采取在灰水中设截渗槽垂直(坝轴)防渗等措施,可基本解决灰场的渗漏影响。     

三峡永久船闸高边坡测压管水位观测与渗流分析

通过对永久船闸南北高边坡测压管水位观测资料的分析，了解山体岩石地下水和渗流场变化情况以及对高边坡稳定性的影响，从渗流方面判断山体高边坡的稳定性，以确保永久船闸运行安全。     

NUMERICAL MODELING FOR POSITIVE AND INVERSE PROBLEMS OF 3-D SEEPAGE IN DOUBLE FRACTURED MEDIA

Three-dimensional seepage in double fractured media was modeled in this paper. The determination of hydraulic conductivity tensor of rock mass is a vital problem for the sea water intrusion or sea water encroachment and seepage of fissured medium. According to the geological and hydrogeological conditions for the Three Gorges Project (TGP),2nd stage construction of the Three Gorges Project(TGP),the physical and mathematical models for the groundwater movement through the 3D double fractured media of rock mass during construction were established in this paper. Based on discontinuity control inverse theory, some related parameters of double fractured media were inversed with flux being the known quantity and calibration of water table the objective function. Synchronously, the seepage field of the construction region was systematically analyzed and simulated, the results of which exhibit that the double fractured media model of fracture water can comprehensively and correctly describe the geological and hydrogeological conditions in the construction region.     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡渗流系统分类及其控制措施

由于膨胀土对于水的敏感性,膨胀土渠坡及其衬砌结构的稳定性是南水北调中线一期工程建设和运行遇到的重要挑战之一。在地层结构分类基础上,开展了膨胀土地区的渗透结构分类、渗流系统分类以及膨胀土渠坡渗流系统分类研究。针对各类膨胀土渠坡渗流系统,分析了渠道工程对渗流场的改造作用,归纳了各自的渗流控制任务,提出了渗流控制措施的应用原则:非饱和带设置排水垫层以利于含水率的长效控制,合理设计马道以减轻对渗流控制的负效应,合理运用排水孔和减压井控制地下水流场及水压力,地下水动态变化与渠道水位变化范围交叉渠段应合理设置逆止阀并保障其灵敏性和可靠性,工程长期运行过程中跟踪研究渗流控制效果和适时有效调控渗流场。     

基于Visual MODFLOW的地下水流数值模拟——以四川垮梁子滑坡为例

以四川省中江县冯店镇垮梁子滑坡为研究对象,通过工程地质勘察查明了研究区基本地层结构,结合水文地质调查与现场试验(电阻率成像法、直流充电法、示踪试验、注水试验等)获得的水文地质参数和边界条件,建立了滑坡区水文地质概念模型,并运用Visual MODFLOW软件构建了垮梁子岩质滑坡体中地下水各向异性三维渗流模型,经过模型的识别及验证,对模型的水文地质参数进行了敏感性分析。结果显示:渗透系数对模型的准确性影响较大,后缘水位对滑坡的稳定性起关键作用。模拟结果可以对垮梁子滑坡预警预报模型的建立提供科学依据。     

地下厂区渗流场参数反演分析及帷幕布置方案研究

现代水电站建设中,地下厂区规模日趋宏大。由于地下厂区多位于降雨形成的天然水位线以下,渗漏成为主要问题。针对某工程复杂的地质条件和防渗措施,建立厂房区及坝区的三维整体模型,采用三维有限元法对稳定渗流场进行计算。运用反问题正算的方法反演枢纽区天然渗流场,在此基础上,对两种不同帷幕布置方案下厂区渗流场、渗流量以及坡降等水力要素进行对比分析。分析表明:枢纽区天然水位较高,防渗帷幕和排水孔幕组成的渗控系统对厂房区地下水位具有较好的控制作用;厂前封闭式帷幕相对于开敞式帷幕的渗控效果更加明显,结合渗流控制效果和工程造价的角度,优先推荐采用封闭式帷幕进行厂区渗流控制。     

南方丘陵区多层土壤结构水平和垂向渗流特征试验与模拟研究

南方丘陵地区地形起伏,上下游田块及田块内部不同层之间土壤质地差异较大,存在复杂的水分转化关系。为揭示该地区田块内多层土壤水分运动规律,在湖北省漳河水库灌区团林灌溉试验站,开展田块变化水层条件下水分通过犁底层垂直入渗以及通过耕作层侧向入渗试验,观测土壤累积入渗量及各层含水率的变化过程;建立基于HYDRUS-2D的土壤水分二维渗流模拟模型。经验证,模型模拟值和田间实测值基本吻合;试验发现由于土壤性质差异,田块犁底层的存在会抑制水流的垂直运动,减少深层渗漏,但同时增强了水流沿耕作层侧向运动的能力。试验期间,水分沿犁底层平均垂向入渗速率为0.094 cm/min,沿耕作层平均侧向入渗速率为0.138 cm/min;入渗稳定后,渗漏水量占田面累积入渗量的21.11%,其中垂直渗漏水量占0.46%,侧向渗漏水量占20.65%,耕作层侧向渗漏水量占侧向渗漏水量的81.06%。结果表明,土壤侧向渗漏对水量损失的贡献较大,控制田块渗漏特别是耕作层侧向渗漏对南方地区节水减排具有十分重要作用。     

南水北调中线挖方渠段渗控措施优化研究

南水北调中线工程中渗流调控是保障渠坡及衬砌板稳定的关键。为全面分析高地下水地区挖方渠段渗流调控措施合理性及优化的效果,针对典型渠段建立渗流模型,通过三维有限元数值模拟,研究渠道渗流场分布规律,比较不同措施的调控效果。结果表明:排水垫层结合逆止阀、排水板结合逆止阀、排水板结合衬砌板透水缝等3种排水措施都能有效降低渠底衬砌板下扬压力。最后比较了上述3种措施的差别,讨论了应用条件,提出了相应的建议,对类似工程有借鉴意义。     

南水北调中线沙河至黄河段沿线地下水位变化规律研究

地下水问题是南水北调中线工程建设遇到的三大关键技术难题之一,研究揭示沿线地下水动态变化规律对保证工程安全具有重要意义。2010年-2012连续3年在丰、枯水期,利用22眼监测井对中线沙河至黄河段沿线分别开展了地下水位监测,并收集整理了沿线40km范围内的11眼国家级地下水位长期监测资料。通过对这些监测数据分析,初步认为中线沙河至黄河段沿线地下水位变化趋势虽然总体上比较平稳,但由于沿线水文地质、工程地质条件复杂(膨胀土渠段、上层滞水分布广泛等),存在较多风险渠段,如遭遇强降雨等外界不利因素,地下水仍可能会对工程安全造成威胁。     

复杂岩溶区深埋长隧洞涌水量预测分析

涌突水是深埋长隧洞施工中最为突出的地质灾害之一,尤其是在岩溶发育地区,做好涌水量预测分析是保证施工安全的前提。以滇中引水工程某深埋长隧洞为例,基于地下水模型系统软件GMS,并结合隧洞穿越段地下水含水介质特性、岩体水文地质结构、地下水流动系统特征、地下水化学及其环境特点,建立了三维渗流场数值模型,经与传统经验公式相比较,对计算结果的差异性进行了分析,验证了数值计算方法的可行性。最后利用该模型对隧洞施工期不同工况下的涌水量进行了预测分析,并对周边地下水的影响进行论证,为工程设计和施工提供了科学的参考依据和技术支撑。     

坝基反渗水压力及其对混凝土面板的破坏作用

松山混凝土面板堆石坝是松江河水电站松山引水枢纽头部工程。大坝一期混凝土面板和一期面板的补强面板分别遭受坝基反渗水压力的破坏。本文对于反渗水压力的形成、力值大小及其破坏作用作了较详尽分析,同时提出了消减反渗水压力措施。     

广州市西江引水工程鸦岗配水泵站地质条件分析及建议

鸦岗配水泵站作为西江引水工程的主要建筑物,地质条件复杂,既分布有软土、砂土,也发育有岩溶、土洞,地下水十分丰富,且管线伴行交通繁忙。通过钻探、注水及抽水试验、标贯、波速测试等勘察手段,查明泵站的岩土层组成及分布,重点查明了软土、砂层和岩溶、土洞等不良地质条件的分布,分析了基槽流砂、管涌、隆起的可能性,进行工程地质评价,提出基槽支护及地基处理方案建议,为后续工作提供准确的地质资料。