黄土筑坝填方工程地质问题及处理措施分析

针对黄土地区的填方工程地质问题,以陕西铜川老虎沟填方工程为依托,通过地质调查与测绘、地质勘探、原位测试及室内试验等勘察手段,对工程存在的工程地质问题进行了分析研究。结果表明:老虎沟填方工程存在不良地质作用、不稳定高边坡、地下水疏排及填方地基变形等工程地质问题,应对挖方区高边坡进行1∶0.5~1∶0.75的放坡,反压坡脚,并预留平台及马道;对填方区土料进行强夯、碾压,消除其湿陷性,建议设计最大干密度值为1.73 g/cm^(3),最优含水率值为17.3%,压实系数为0.95~0.97;挡土坝坝基建议挖除不良土层,挡土坝坝坡采取加筋土筑坡,坡度宜为45°,坡面需做好防冲刷防护措施;排水沟底宜选用粘性较小的黄土回填,地表采用粘性较大的红粘土回填,并在地表设置完善的排水系统;工后应结合土水监测方案,实时监测填方区内土水变化。该研究成果可为黄土地区类似填方工程建设提供参考。

长外露锚杆无损检测技术应用研究

常规锚杆无损检测是依据一维杆体理论对锚杆注浆质量进行快速检测。对于长外露锚杆(长自由端),弹性波在外露端的多次反射严重影响锚杆长度与注浆密实度的判定。采用通截取法、辅助钢筋法和辅助套环法对长外露锚杆进行现场处理,对采集的数据进行对比分析,应用结果表明3种方法均能解决长外露锚杆无损检测难题,在某些特定条件下,辅助套环法比辅助钢筋法和截取法具有更多的优势,具有一定的推广价值。

抽水蓄能电站无压泄洪洞台阶消能型式研究

基于甘肃某抽水蓄能电站泄洪洞洞内消能设计,探讨在流量及底坡恒定的条件下,台阶尺寸与消能率的相关关系,探寻台阶尺寸的初拟原则,采用现行NB/T 10867-2021《溢洪道设计规范》中跌落流上限及滑行流下限的经验公式(坡角范围为2.86°~59.53°)进行台阶消能流态的初步判别,通过Chanson半经验公式理论计算和CFD数值模拟水工隧洞底板布置不同台阶尺寸对应的消能特性。结果表明:在流量及坡度不变的情况下,台阶尺寸(台阶步长及高度)对消能率的影响有限;台阶尺寸越大,水力要素受流动边界条件影响和扰动越明显;初拟台阶尺寸时,应分析水流掺气点位置及出现掺气均匀流位置随台阶尺寸变化向上游移动的速率,同时结合实际边界条件、便于施工及后期运维等方面综合考虑,台阶高差宜控制在0.20~0.60 m。

高山峡谷多视卫星立体像对真三维重建

为解决大面积艰险条件下高山峡谷真三维重建难题,提高卫星影像空间及光谱分辨率,以中国西藏某高山峡谷流域Pleiades卫星立体像对为切入点,探讨了RPC轨道参数校正、SIFT算子优化密集匹配等卫星影像三维重建关键技术,构建无控定位条件下全色、多光谱及融合状态下真三维重建模型。结果表明:3种方案下多视卫星立体像对匹配点误差均小于1个像素,全色方案匹配点精度达到0.67个像素,丰富了1∶5千、1∶1万地形图测绘、地质灾害早期识别及监测、高海拔地区冰川演变分析手段及方法。研究成果可为卫星影像真三维重建提供借鉴。

矿渣粉改良分散性土的工程特性研究

分散性土的抗冲蚀能力较低,易发生管涌、流土等破坏,作为建筑材料存在较大的工程隐患。通过对矿渣微粉改性分散性土进行分散性鉴定试验、单轴抗压试验以及压缩试验,来探讨其力学性质,以确保在工程中的使用效果。试验表明:随着矿渣微粉掺量的提高和养护龄期的增加,抑制了土体的分散性,提升了土体的力学性质,降低了其压缩性,矿渣微粉掺量达到7%,养护7 d以上,其改性效果较佳;从微观角度来看,矿渣微粉加入到分散性土样中,发生水化反应以及离子置换反应,通过降低双电层厚度,提供胶结物质使土颗粒变得紧密,填充土体孔隙降低土体的分散性,改善了土体的力学特性。

峡谷区深厚覆盖层上面板堆石坝结构安全研究

趾板直接建在覆盖层上的面板堆石坝,通过防渗墙、连接板、混凝土面板以及接缝止水构成完整的防渗体系,由于覆盖层的大变形以及岸坡区以及河床覆盖层区较大的差异变形使得整体防渗体结构安全面临严峻考验。依托新疆某电站面板堆石坝工程,室内试验与现场旁压试验相结合确定合理的覆盖层和筑坝料力学参数,采用数值计算方法优化分析了连接板宽度、防渗墙施工次序、混凝土面板宽度、面板柔性缝设置方式等措施对改善防渗体系应力变形的效果。结果表明:合理的连接板长度与分缝型式可减小连接板应力和接缝变位;防渗墙后期施工能显著改善墙体应力,减小面板分缝宽度和设置柔性缝均能较好控制面板的应力性态;对于覆盖层上的新疆某电站面板堆石坝,防渗墙与连接板接缝以及陡峭左岸周边缝剪切变形是控制该工程运行安全的重要因素,研究结果可为同类型土石坝设计建设提供借鉴。

地质信息采集系统在工程全周期的应用研究

为了解决工程勘测管理全生命周期中外业采集数据覆盖不全的问题,通过将钻孔APP、平洞APP、边坡编录APP、洞室编录APP等多种现场采集方式进行集成,开发了一套高效的地质信息采集系统,并在云平台实现了数据的实时上传与共享。应用结果表明:该系统不仅实现了快速建模、数据统计和二维出图等核心功能,还提升了数据的分析存储与管理效率,有效解决了户外数据采集与输入的难题,可使勘察设计企业在工程的前期规划、施工阶段及运维等实现工程的全生命周期管理,为地质风险预测和设计优化提供支持。

土工膜与沥青混凝土结构新型接头模型试验研究

为研究土工膜与沥青混凝土结构之间的接头连接方式,基于室内模型试验,从土工膜与沥青混凝土之间的粘结强度、接头适应变形能力、接头防渗性能3个方面论证土工膜与沥青混凝土面板接头的可靠性,提出了土工膜与沥青混凝土结构新型接头连接方式。结果表明:采用SK手刮聚脲将土工膜粘贴至沥青混凝土上,粘结的强度随环境温度降低而升高,5℃时,粘结强度可达到1.0 MPa;通过在接头部位设置鼓包,可以吸收接头变形;HDPE膜与沥青混凝土连接板的接头可以适应上下错动7.8 cm+张开5 cm+剪切7.2 cm的位移;施加变形后对接头进行抗渗试验,接头在0.45 MPa的水压力下可以保持防渗性能。采用SK手刮聚脲将土工膜与沥青混凝土直接粘结,采取合理的施工工艺可保证接头连接的可靠性和适应性,对推广土工膜防渗具有积极意义。

新疆红星抽水蓄能电站地下洞室群围岩地震动力响应研究

新疆红星抽水蓄能电站地下厂房位于青藏高原地震区,地震烈度为Ⅷ度。为了明确地下洞室群围岩地震动力响应机制,结合地下厂房工程区地面地形和洞室群开挖体形及布置,建立了大型地下洞室群三维有限元数值模型,并进行了非线性损伤地震动力响应分析。结果表明:洞壁附近质点震动加速度具有不同程度的放大,水平方向放大系数大于竖向,最大值分别为1.67和1.22;厂房洞室岩壁相对位移最大,尾闸室的最小,厂房洞室上下游墙发生的相对变形最大值为24.0 mm;与洞室开挖过程结束后的围岩应力、塑性区等特征相比,地震作用没有改变围岩压应力和拉应力分布规律,洞室围岩塑性区深度和范围以及塑性应变量级也基本没有变化,仅在数值上略有变化,围岩最大压应力增加了8.4%,最大拉应力值基本相同,仅靠近洞室壁附近围岩塑性损伤程度略微有所增加。洞室群围岩整体处于稳定状态。

多地层结构地下水和咸水分类统计方法研究

为合理区分多地层结构区域的地下水和咸水的供水量,以新疆伽师县为例,在构建三维地层结构模型,收集机电井位置、井深、供水量,以及典型机电井矿化度检测的基础上,按照机电井分层统计、逐层矿化度分区图绘制、机电井与矿化度分区图逐层叠加的方法,统计出各地层的地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)的供水量。结果表明:伽师县2021年地下水(矿化度M≤2 g/L)供水量为4.13亿m 3,咸水(M>2 g/L)供水量为6.55亿m 3。本次研究提出的多地层结构统计地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)供水量的具体分析方法,具有较高的操作性,可为今后类似区域合理统计地下水(矿化度M≤2 g/L)和咸水(M>2 g/L)供水量提供重要参考。

大坝一等水平位移监测网数据处理流程及精度保障措施

大坝水平位移监测网是大坝变形监测的平面基准,监测网的精度关系大坝变形监测结果的可靠性和大坝安全鉴定结论的正确性。为了提高监测网数据处理精度,依托大型水电站大坝监测网复测项目,研究分析相对湿度、斜距化平方法、地球曲率半径对边长改化的影响。结果表明:相对湿度修正对边长的影响值最大可达2 ppm,斜距化平时采用高差计算的边长比采用垂直角计算的边长精度高0.05~1.95 ppm,用测区地球平均曲率半径代替测距边法截线地球曲率半径对投影边长的影响值最大可达0.08 ppm;高精度大坝水平位移监测网数据处理时,应用相对湿度修正实测边长,优先选用高差斜距化平,可用测区地球平均曲率半径代替测距边法截线地球曲率半径。研究成果可为类似项目提供有益参考。

基于数值模拟的压入式通风隧道粉尘运移规律研究

为解决隧道钻爆作业施工期产生大量粉尘污染的问题,以四川卡拉水电站左岸交通隧道为研究对象,依据气固两相流理论,运用FLUENT软件构建了隧道粉尘扩散分布模型,对风流场分布特征和粉尘颗粒的运移规律进行模拟计算。结果表明:隧道风流场被划分为3个区域:涡流区、过渡区和稳定区,不同区域风流场特性有很大差异;风筒出口发射的高速气流运动过程中会逐渐扩大接触断面,并形成风幕;气流运动会导致隧道横截面方向粉尘质量浓度左低右高,但最后浓度分布将趋于平均;随着风速的增加,降尘速率增大,但有可能导致二次扬尘。最后,综合实际工程条件和施工要求,选择风速为24 m/s为最优排尘风速。研究成果可为隧道等地下工程通风系统改进和抑尘效果优化提供参考。

黄河多沙水库淤积形态与排沙预测研究

水库淤积体沿纵剖面一般可分三角洲、锥体、带状淤积体,如何选取最佳排沙方式,提高排沙效率就十分重要。为了准确得到水库排沙过程、排沙量、排沙效率以及水库最佳排沙时间,通过水库淤积体类型、排沙方式、水库冲刷数学模型等三方面分析水库排沙问题,对比分析3种淤积体之间形成条件、形成过程、最终形态等方面,结合不同排沙方式的优缺点和工程实例,对比分析每种淤积类型的最适排沙模拟方法,同时基于冲淤数学模型的推导原理,分析总结了已有不同冲淤数学模型的优缺点,得到了不同水沙条件、边界条件、排沙效率、排沙方式下最佳冲淤数学模型选择方法,可为水库排沙运用方式的拟定、水库泥沙管理等提供参考。

基于GIS模型构建器的同名矢量图层批量合并方法实现

为解决常规的矢量同名图层合并方法效率低、容易遗漏等问题,利用ArcGIS模型构建器分别创建了基于迭代要素类、迭代字段值、迭代行选择3种迭代器的同名矢量图层合并模型,实现了批量准确地矢量图层合并。介绍了关键工具,阐述了模型的创建思路及方法。结果表明:指定图层的合并可使用任意批量合并工具,效率相当且高效;所有同名图层的合并使用“迭代行选择”的方法效率最高,较使用“迭代要素类”的方法效率提升32.7%,较使用“迭代字段值”的方法效率提升21.9%。迭代行选择的方法在一定程度上可替代迭代字段值。创建的模型便于移植与共享。

环境DNA技术在金沙江攀枝花段鱼类多样性研究中的应用

为探讨环境DNA(eDNA)宏条形码技术在监测水生生态系统中的鱼类组成及分布的适用性,探索其在鱼类多样性研究领域中的应用潜力,采用eDNA技术和传统调查方法对金沙江攀枝花段的鱼类多样性进行了系统评估。结果显示:eDNA技术共获得526234条高质量序列,成功鉴定出3目10科43种鱼类;Simpson多样性指数变幅在0.43~0.87,平均值为0.62;Shannon多样性指数变幅在1.32~3.04,平均值为2.71;Chao1多样性指数变幅在51.22~70.56,平均值为60.30;传统调查法共计捕获鱼类386尾,分属于3目10科38种,两种调查方法检测到的鱼类相似度较高。eDNA技术在渔业资源监测领域中具备可行性,可为禁渔时期的水生生物多样性保护和渔业资源管理提供了新的方法。

水库群输水系统水力精准仿真与调控策略研究

长距离有压输水系统中,精准水力计算关乎系统水力安全、优化设计及智慧调控。传统稳态摩阻计算常低估瞬变过程的能量耗散和压力衰减。为提高水力计算精准性与策略合理性,通过引入高效简化卷积动态摩阻模型,采用特征线法求解,通过实验验证其准确性。结果表明:相比传统稳态摩阻模型,动态摩阻模型可准确模拟第一峰值压力72.7 m,仿真整个瞬变过程中水锤压力波动;对水库群输水系统,延长关阀时间5~15 min可减小最大压力并提高最小压力,确保系统最大压力低于1.0 MPa,避免负压。水泵失电工况下,阀门动作显著影响系统压力与水泵状态,关阀时间10 s时,系统最大压力增大到58.7 m,水泵反转转速增大至-73.6 r/min。研究成果为水库群输水系统水锤计算提供了准确的计算方法。

喀什地区伽师县绿洲面积时空演变规律及驱动因素分析

利用1990-2020年4期遥感解译成果,运用面积趋势变化幅度、土地利用/覆被变化指标以及转移矩阵等研究方法,从时间和空间尺度上对伽师县绿洲面积及土地利用类型的演变过程进行分析,并从水资源条件及人类活动等因素着手,分析影响伽师县绿洲格局的主要驱动因素。结果表明:伽师县以2000年为分界点,之前人类活动影响弱,以天然绿洲为主;2000年以后人类活动影响增强,以人工绿洲为主。未来,在水资源由丰转平、转枯的概率增高,维持现有绿洲格局的风险较大,建议积极调整绿洲结构,应对水资源变化带来的风险。

基于BIM技术的塔式光热电站建设过程应用

光热电站凭借其可储热、可调峰、可连续发电的优点,逐渐成为可再生能源领域的研究热点,但其建设过程涉及专业庞杂,建设内容多,项目实施过程存在时间紧,施工过程要求高,项目安全管理风险大等问题。基于此,基于BIM技术,以青海共和塔式光热发电项目为例,从BIM模型建设、碰撞检查、三维会审、工作量统计、4D进度管理、物料可视化管理、安全管控以及全过程数字化移交等方面对BIM技术在塔式光热电站建设过程进行了应用探索。结果表明:通过BIM多平台建模设计,打破了不同模型数据互通壁垒,实现了模型轻量化总装,提高了项目质量,可为光热电站项目高质量施工提供借鉴。

强震多发区液化地基均质坝抗震除险加固研究

鉴于强震多发区液化地基均质坝缺乏完整的抗震体系结构,坝体经常遭受地震破坏。为了提高坝体的整体抗震性能,以新疆西克尔水库为研究对象,对震害成因进行了分析,从提高坝体自身抗震、抑制孔隙水压力上升、抑制孔隙水侧向流动、提高止水适应性等方面进行了系统研究,提出了固-抑-束-补系统结合的液化地基土石坝抗震加固方法,采用ABAQUS有限元软件对抗震措施的有效性进行了验证分析。结果表明所采用的抗震体系结构能够有效抵御地震对坝体和建筑物的破坏,对类似工程具有良好的借鉴意义。

抽水蓄能电站建设及运营对地下水环境影响研究——以陕西大庄里抽水蓄能电站为例

抽水蓄能电站以其可持续性和高效性的调峰、调频、调相及事故备用电站,是中国电网系统中的关键一环,其对地下水环境影响一直是建设发展的重点和难点。为探究抽水蓄能电站建设运营对地下水环境的影响,以陕西省抽水蓄能规划“十四五”重点实施项目大庄里抽水蓄能电站为工程实例,分析讨论抽水蓄能电站的建设及运营对地下水环境影响,通过分析区域水文地质条件,结合压水试验和水质分析,开展场地地下水环境评价,结合渗流场模拟,预测建设期和运营期地下水环境影响,提出相应的环境保护措施。结果表明:工程建设期及运营期对地下水环境的影响主要体现在地下水位的下降。上水库地下水埋深浅,水量不丰,库岸开挖将改变地下水的排泄条件,库周地下水位会发生10 m以内的小幅度下降;输水系统建设开挖将改变天然渗流场状态,导致沿线整体水位下降,局部降幅可达78 m;下水库坝、库地下水位埋深差异大,地下水坡降约为30%,开挖易于破碎花岗岩体处形成局部渗流和地下水排泄。研究成果对其他抽水蓄能电站地下水环境影响评价工作具有指导意义。