基于致溃程度的堤防管涌分类方法及应用

管涌险情是我国堤防工程的主要险情之一,是防汛抢险一线重点关注的对象,一旦致灾,损失重大。在防汛抢险实践中发现,不同管涌险情对堤防工程的危害程度不同,但难以采取不同的措施进行处置,导致对管涌险情的抢险存在夸大或轻视的现象,其主要原因是对管涌险情的危害程度认识不足。为此,从管涌险情对堤防工程的危害程度角度出发,从管涌险情特征、作用水头差和堤防工程自身条件等方面识别了8个影响堤防险情致溃性的因子,并采用层次分析法建立了管涌险情的致溃程度评价方法。结果表明,管涌距堤脚的距离对堤防工程的危害影响最大,其次为堤外水头和管涌规模,其权重分别为0.3755、0.2021和0.1723。以长江流域33个典型管涌险情案例进行管涌分类评价,分析了湖北省嘉鱼县簰洲湾和湖北省武汉市青山倒口湖管涌险情处置情况,验证了该方法的科学性和实用性。该研究成果可为管涌险情分级抢险提供技术支撑,为制定堤防险情抢险方案提供借鉴。

关于城市燃气管网安全运行影响因素分析及对策

城市燃气管网作为城市基础设施的核心组成部分,承担着重要的能源输送职责,其安全与效率的运行对城市的能源保障和居民日常生活具有深远影响,深入分析了城市燃气管网运行过程中的多种影响因素,并在此基础上提出了综合性的改进对策,通过对环境条件、技术维护手段、操作人员的行为模式、相关监管政策以及应急响应机制的全面考察,识别出这些要素作为影响燃气管网稳定运行的关键因素,针对这些因素,提出了一系列具体而有效的改进措施,旨在提升城市燃气管网的运行效率和安全性,确保能源供应的连续性和可靠性,从而为城市的可持续发展提供坚实的能源保障。

堤基渗透变形扩展过程及悬挂式防渗墙控制作用的试验模拟

通过砂槽模型模拟了渗透变形发生和扩展过程 ,结果说明悬挂式防渗墙对渗透变形的发生条件影响很小 ,但对渗透变形的扩展及模型破坏的条件影响显著 ,一方面证实了悬挂式防渗墙渗流控制效果不显著这一已有的结论 。

三峡工程永久船闸高边坡降雨入渗实验研究

针对三峡永久船闸高边坡花岗岩全风化带开展了降雨入渗实验研究工作，在实验设计的基础上研制了操作简单的人工降雨器，通过不同降雨强度下的入渗实验，分析了全风化带的入渗能力和入渗过程，为降雨入渗条件下边坡渗流场的研究和边坡排水系统的优化设计创造了条件。

堤防加固工程中防渗墙的防渗效果及应用条件研究

对于采用防渗墙作为加固工程措施的长江重要堤防典型条件 ,用与设计规范相对应的理论对渗流场进行模拟 ,分析悬挂式防渗墙的防渗效果和变化规律 ,半封闭式防渗墙在各种因素作用下防渗效果的变化规律 ,对全封闭式防渗墙指出了可能影响防渗效果的因素 ;对不同结构形式防渗墙的设计与应用原则进行了讨论 ;首次提出了悬挂式防渗墙设计的防渗墙贯入比 比降曲线法 ,以及半封闭式防渗墙设计的防渗依托层渗透性 比降曲线法、厚度 比降曲线法和B值

论堤防管涌的危急性及其分类的意义

通过回顾荆江大堤的管涌实例和已经围绕管涌开展的模型模拟研究工作,得到了一系列启示;建立了管涌危急性和致溃型管涌概念,并分别展开了讨论,认为管涌危急性概念的提出有利于开展各影响因素对管涌规律作用的定量研究;对管涌危急性具有特殊影响的因素包括洪水过程、堤内水位、管涌位置、管涌附近及其扩展路径上的地层结构条件和土体性质、渗流控制措施等;根据危急性对管涌进行分类,是管涌分类施策的重要基础,也是提高管涌险情处置针对性与科学性的重要途径。一般情况下,可以将堤身管涌,以及管涌扩展过程没有收敛迹象、短期内可能扩展至堤身附近的堤基管涌划归为致溃型管涌,需要立即采取抢险处置措施遏止其进一步演化,或者立即启动应对决堤的预案。

堤基渗透变形扩展过程和悬挂式防渗墙控制作用的数值模拟研究

介绍了非稳定渗流场中渗透变形扩展的数值模拟方法和有限元模拟程序SDFEM,对砂槽试验模型进行了数值模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比分析。模拟结果说明悬挂式防渗墙渗流控制效果不显著,但对险情扩展的控制作用随防渗墙深度的加大而越来越明显,这与试验的结论是一致的。这说明,悬挂式防渗墙深入堤基一定深度是有利于堤防安全的。

碎石颗粒形状测量与评定的初步研究

颗粒形状是影响碎石料密实特性及力学、渗流特性的因素之一。选取粒径为2~5 mm和5~10 mm的两组灰岩碎石颗粒样本作为研究对象,采用影像测量仪和特制夹具,获取不同旋转角度下的颗粒轮廓影像;使用图形处理软件获得颗粒几何尺寸测值;计算获得各旋转角度下常用颗粒形状评定参数值,运用其平均值进行统计分析,避免了依据单一角度测值评定伴随的人为因素影响。结果表明,灰岩碎石颗粒与标准圆有较大差异,且粒径大者差异性更明显;两组样本颗粒形状参数均服从偏态分布;长宽比、扁平度和球形度能够更敏感地反映颗粒偏离球形颗粒的程度,而长宽比和球形度便于获取,因而更具优势。

水布垭面板堆石坝垫层料渗透与渗透变形特性试验研究

水布垭水电站混凝土面板堆石坝高达233m,垫层料的良好性能对于大坝的变形和渗流控制极为重要。文中介绍了基于混凝土面板堆石坝工程建设经验以及水布垭水电站可行性研究阶段试验成果确定的垫层功能要求和垫层料具体设计要求,垫层料的渗透性和渗透变形特性在设计要求中占有重要的位置,详细介绍了施工设计阶段针对垫层料进一步开展的系列渗透变形试验。水平试验取得的渗透系数、临界比降、破坏比降均有大于垂直试验值的趋势,水平试验模型更接近垫层实际填筑情况及其中的水流流态,所以水平试验成果更反映垫层的工程特性;随着垫层料级配和密度的变化,其渗透系数变化范围较大,总体上满足10-4～10-2cm/s渗透系数的要求。但是,粗级配和低密度试样的渗透系数超越设计要求的上限值;临界比降和破坏比降随着垫层料级配和密度的变化没有呈现明显的规律变化,试样内部结构欠稳定。研究成果进一步说明,垫层料级配和填筑密度控制非常重要,垫层的渗透稳定性有赖于过渡区提供有效的反滤保护作用。

深厚覆盖层上土石围堰渗流控制体系及结构安全研究

分析了深厚覆盖层上土石围堰的填筑施工、材料结构和运行条件的特点;论述了围堰工程的设计和科研面临的挑战,以及渗流控制体系的整体目标;介绍了围堰渗流控制体系及结构安全研究的主要内容和技术路线,以及已经取得的重要结论。

三峡坝址区花岗岩全风化带渗流参数研究

介绍了三峡工程坝址区花岗岩全风化带的基本特征及其渗流参数实验研究结果，包括通过现场实验、室内原装样和扰动样实验取得的饱和渗透系数、非饱和水分特征曲线，分析了不同实验对花岗岩全风化带渗流特性的不同反映，指出了不同实验结果的意义和使用条件。

水布垭面板堆石坝过渡料设计及其渗透变形特性研究

对于水布垭水电站这样的超高混凝土面板堆石坝,过渡料的渗透稳定和渗流控制作用非常重要。回顾了水布垭大坝过渡料设计要求的研究确定过程;介绍了采用专门研制的大型仪器和供水供压系统,首次针对全级配过渡料开展的渗透变形试验工作。对比试验成果、设计要求及预测的大坝运行状况,认为:过渡区渗透性下限在设计要求之内,上限超过设计上限一个量级,排水性好于设计要求;在面板完好的正常运行条件下,过渡区的渗透稳定性可以满足要求;在面板失效且水库仍然维持设计水位的极端条件下,过渡区的细料会流失,内部结构失去稳定,但是在主堆石区的支撑下骨架仍将稳定。

论土石围堰和基坑渗流场调控

分析了围堰和基坑工程的特点;提出了渗流场调控的概念及调控的总体目标;强调保障调控效果就必须做到时机恰当、措施得当。按照实施的时机将调控措施分为预设措施和应急措施;归纳概括了针对性的调控措施及其适用条件;结合工程实例说明了预设措施失效时及时采取应急调控措施的重要性。渗流场调控理论充分考虑了渗流场在各种因素影响下的动态特点,可以指导在工程设计、施工和运行的全过程中布置和实施及时、有效的调控措施,以达到保障工程安全、控制工期和成本、减轻环境负效应的总体目标。渗流场调控理论对于所有涉水工程及与地下水有关的工程都具有重要意义。

安庆江堤现有减压井运行效果初步分析

介绍了安庆江堤丁马段的地质和工程条件 ,通过对险情、覆盖层条件和天然渗流场的分析对堤基进行了安全评价 ,说明了堤基加固处理的必要性 ;对几个典型年份的测压管观测资料进行了初步分析 ,结果表明郑家村、私姑沟、王家村等段的减压井都发挥着显著的作用 ,丁家村、汪家墩、谢圩拐的减压井已明显淤堵。认为不能因为现有部分减压井运行效果降低而轻易地否定这种工程措施 ,应该在深入研究的基础上改善设计、完善施工工艺 ,并通过合理的管理来延长减压井的寿命 。

典型条件下堤身堤基渗流规律分析

针对长江中下游堤防工程现状概化出典型条件 ,采用有限元数值模拟方法对堤身堤基渗流场进行了模拟计算 ,分析了作用水头、堤身渗透性、弱透水覆盖层厚度、分别隐伏于覆盖层下和出露于地表的强透水层的厚度、外滩宽度和河泓切割程度等因素对堤身堤基渗流规律的影响 。

混凝土面板堆石坝中过渡区的渗流控制作用研究

在面板完好的条件下,面板堆石坝坝体的渗透稳定性很容易满足要求;在面板止水破损和面板失效的不利条件下,过渡区的渗流控制作用对于大坝的渗透稳定性具有关键意义。结合水布垭大坝实例,通过层间系数的分析,认为必须通过试验研究过渡料对垫层料的反滤保护作用。通过反滤试验研究了水布垭全级配过渡料对垫层料的反滤效果和渗透变形规律,结合已发表的研究成果进行综合分析,探讨了过渡区的渗流控制作用机制:过渡料与主堆石区一起,可对坝体起到很好的排水作用;在面板止水破损和面板失效的不利条件下,垫层料内部可能会发生颗粒迁移和内部结构调整,但在过渡料的反滤保护作用下可维持渗透稳定;初次遇到这种工况时,过渡区自身会有少量细粒流失,但其骨架将维持稳定,借助于主堆石区的支撑作用,过渡区将继续发挥其反滤和排水的双重作用。

海绵城市入渗设施淤堵研究进展及长期性能改进方案探讨

针对海绵城市渗井、渗透管和渗透塘等典型入渗设施,阐述了淤堵机理和性能改进研究的意义。将淤堵影响因素分为淤堵物源性质、水动力条件和滤层特性3个方面,分别围绕这3个方面概述了淤堵研究进展。将我国海绵城市入渗设施淤堵问题研究的不足和需要加强研究的方面归纳为:淤堵物源特征仍然不够明确,水流条件研究不够全面,间歇运行的影响研究不够,实际组合滤层结构缺乏研究,时间效应研究不够,主要作用机制认识存在分歧,结构形式和运行维护方案研究不够,缺乏原型试验和实际工程研究。针对我国海绵城市建设,提出急需针对典型城市区域监测实际雨洪,尤其是久未下雨后暴雨中的第1波雨洪,研究入渗设施的淤堵物源性质。基于类似问题的研究工作,分析了入渗设施滤层性能改进的途径,认为可更换滤层方案可以突破入渗设施淤堵问题,促进入渗设施的更广泛运用,从而保障海绵城市建设的长期效果。

膨胀土渠坡兼有排水功能的双层结构防护方案

渠坡防护对于南水北调膨胀土渠坡变形控制和稳定是非常必要的。通过工程背景和膨胀土特性的分析,认为膨胀土渠坡防护的目标是控制膨胀土的含水量变化,从而抑制膨胀土的裂隙性;指出仅考虑防渗功能的防护方案存在局限性。基于饱和非饱和渗流理论,提出了兼有排水功能的双层结构防护方案;并充分利用非饱和粗、细粒土之间渗透性对比关系随着吸力的变化可以转变的规律,从多种途径实现控制膨胀土边坡含水量变化的目标,从而保证防护方案的长期有效性。

“5·12”汶川地震对土石坝的损害及应急处置

基于四川汶川地震灾区开展水库震损核查工作的实践,归纳了土石坝的震损现象,指出了各自的危害,初步分析了产生的原因,提出了应急处置措施,包括实际已采取的措施,以及从专业理论角度考虑可以采用的措施,针对有关研究和震区水利工作提出了建议。由于不可能在短期内对震损大坝做到彻底加固,每个震损工程都由地方政府领导作为责任人,配备专人观察水库的运行情况和震损现象的发展,制定了水库下游人员撤离的预案,以防止大坝溃决造成人员伤亡。

建筑基坑防渗墙渗流控制效果研究

虽然防渗墙在基坑渗流场控制中应用广泛,但是人们对于防渗墙作用效果的认识仍有不足。以武汉市常见的二元结构地基为背景,概化建立建筑基坑渗流场的典型模型,通过数值模拟分析揭示了防渗墙的渗流控制作用规律;以此为基础,结合工程实践,开展了防渗墙应用的研究。研究成果显示:落底式防渗墙对基坑渗流场具有显著的控制效果,但必须更加切实防止墙体出现缺陷,确保落底于可靠的防渗依托层之中;悬挂式防渗墙对基坑渗流场的控制作用效果随贯入度增加而得到有限的提升,应结合成本、工期、基坑排水量控制和基坑安全要求,综合研究确定合适的防渗墙贯入度;防渗墙与排水措施相配合才能形成有效的基坑渗流场控制体系,针对具体工程,需要在充分掌握地质条件、地表水文条件、邻近防洪工程、建筑物及其他设施等条件下,论证渗流控制方案,以达到保障基坑安全和有效控制对周边环境不利影响的综合效果。这些结论也可为地铁等市政工程基坑渗流控制提供借鉴。