引水隧洞复杂裂隙围岩高压灌浆浆液扩散过程研究

随着我国抽水蓄能电站的大量兴建,超高水头引水隧洞逐渐增多,高压固结灌浆是保证隧洞围岩稳定的一种有效技术措施,其中灌浆参数的取值对于工程设计至关重要。本文利用COMSOL多物理场耦合软件平台,采用蒙特卡洛方法,结合MATLAB进行二次开发生成三维随机裂隙,基于浆液流变理论、流体连续性方程和对流扩散运动方程,以阳江抽水蓄能电站引水隧洞围岩高压灌浆为例,研究了不同水灰比、灌浆压力、灌浆时间对于三维网络裂隙岩体的浆液扩散过程的影响。模拟分析结果表明:水灰比对浆液扩散影响较大,浆液扩散距离和水灰比成正比;灌浆起始阶段水泥颗粒运移距离与灌浆历时呈正相关,但灌浆范围内的裂隙达到饱和后颗粒运移距离不再随时间延长而增加;在灌浆过程中需要逐步提高压力,以保证浆液充分渗透到裂隙内部,当灌浆压力超过一定数值,水泥颗粒运移量受灌浆压力影响较小。本研究可为同类型灌浆数值模拟开发和灌浆工程设计提供参考。

考虑渗滤效应的全风化花岗岩体脉动注浆扩散规律

脉动注浆作为深厚覆盖层防渗加固处理的新工艺,尽管已得到一定应用,但脉动压力作用下相应浆液的扩散规律尚不明确。基于脉动注浆理论模型,推导了脉动注浆浆液扩散运移解析方程;采用数值模拟构造脉动周期压力变化模型,依托COMSOL多物理场耦合平台结合MATLAB,开发了考虑渗滤效应的脉动注浆扩散数值模拟程序,模拟脉动注浆的“浆-土”耦合作用过程;并通过自设计的脉动和稳压注浆模拟试验装置,对比脉动注浆与稳压注浆的浆液扩散差异;通过以上方法的相互验证,揭示了颗粒悬浮液流体在脉动压力作用下于全风化花岗岩体的扩散基本规律。研究结果表明:在全风化花岗岩体中,稳压注浆容易劈裂形成浆脉,扩散渗滤范围小,浆液扩散不可控;脉动压力控制下浆液的扩散可以形成有效的加固圈和浆泡,渗滤范围广;理论计算、室内试验、数值模拟所得浆液扩散运移距离一致,上下限误差均在合理范围之内,建立的数值模型和推导的理论公式较好地描述了脉动压力控制下浆液扩散过程和分布。研究成果可为脉动注浆防渗加固、数值模拟及工程实践提供较强的指导意义。

土壤含水率测定方法研究

总结了国内外最主流的土壤含水率测定方法,包括称重法、电阻率法、FDR法、灰度反演法、光谱分析法、红外线感测法、中子法、γ射线法、TDR、分布式光纤测量法(DWS法)、遥感测定法、探地雷达法;并且对这些方法的原理优缺点进行了介绍。

全风化花岗岩地层脉动灌浆控制防渗机理研究

针对全风化花岗岩地层的基础防渗加固,传统灌浆工艺限制于结构松散难以成孔起压,加剧了地基处理的难度。提出采用"钻灌一体,脉动灌浆"技术工艺;并利用数值模拟实现了不同脉动周期压力、钻灌时间控制参数下浆液渗透扩散规律及脉动周期压力下地层应力–应变的过程分析,通过脉动和稳压灌浆的浆液扩散与防渗影响范围对比,揭示了脉动灌浆防渗控制机理,得出了灌浆参数;结合黏土水泥浆灌浆材料进行了现场工程试验,现场试验验证了控制参数的合理性。试验表明,1.5~2.0 MPa脉动灌浆压力下,单排孔布设间距1 m,常规吕荣试验检查孔段次统计,透水率<2 Lu的占70%;疲劳吕荣试验透水率<3 Lu的比例为97%,透水率稳定区间为0.5~2.4 Lu;破坏吕荣试验透水率稳定区间为2~8.5Lu。灌浆后全风化、强风化地层的岩体完整性均有不同程度的提高,声波提升幅度范围为17.3%~52.5%。检查孔取出的芯样较完整,芯样抗压强度平均达7.3 MPa,且灌浆过程地层抬升小。研究成果对于全风化花岗岩以及同类地层具有较强的应用性,为此类地层防渗处理提供了一个可借鉴的工程案例。

砂质土体脉动注浆浆-土耦合动力响应分析

脉动注浆作为解决松散土体注浆的新工艺,尽管已经得到一定应用,但脉动荷载作用下浆-土耦合的动力响应研究,远滞后于工程实践。基于脉动注浆原理,设计了一套脉动注浆监测响应系统,设定不同脉动周期压力和土体孔隙比,研究不同脉动周期荷载作用砂质土体的响应规律;依托COMSOLMultiphysics平台结合MATLAB,二次开发了适用于模拟脉动注浆浆-土耦合应力-应变的程序;通过物理试验对比现有注浆地层响应理论,验证了数值模拟适用性。研究结果表明:当脉动压力增大,土体的孔隙比不变时,骨架力承担脉动应力传递速率增快;脉动频率越大,土体内部应力越大;脉动压力会破坏恒载作用下土体形成的强弱力链,导致应力传递均布;土体的孔隙比越大,土体越松散,脉动频率越大对于浆液在土体内部运移越有利。脉动注浆相比于稳压注浆会导致应力区域集中,应力区域集中造成的浆液渗透与挤密注浆,有利于降低注浆过程地层抬升位移;相比稳压注浆的浆液易沿小主应力或者地层缺陷处浆液持续劈裂,脉动注浆浆液扩散更可控。数值模拟方法为不同脉动施工参数、地层条件以及注浆材料下,浆液扩散规律研究提供了新思路,研究结论可为工程实践提供较强的指导意义。

土基柠条强化材料的抗压性能试验研究

柠条由于其木质纤维强度和韧性均远优于其它灌木,可作为加筋材料,有效提高土墙的抗压强度。为此,采用完全析因试验设计,以沙壤土和黏土两种不同的土基材料、柠条的加筋长度、质量加筋率为试验因子,对土基柠条强化材料进行无侧限抗压强度试验,测定其极限抗压强度、屈服强度、压缩模量和伸长率等主要力学指标。在此基础上,对不同的土基材料进行了对照比较分析,运用SAS软件对不同的因子进行了多响应完全随机设计的方差分析,并对试验数据进行了多元回归分析。试验结果表明:相同因子水平下,黏土柠条强化材料的抗压强度明显优于沙壤土柠条强化材料对应的强度;在0~6mm的柠条长度范围内,土基柠条强化材料的抗压强度与柠条长度成正相关关系;当柠条的质量加筋率为0.25%时,黏土柠条强化材料的抗压强度达到最大。该研究结果为柠条可再生资源在绿色建筑材料方面的应用提供了基础。

农村分散型净化槽污水处理技术

全国农业可持续发展规划明确指出,美丽乡村和绿色小城镇建设是现代农业发展的重要组成部分,但目前农村人畜排污系统落后,污染源分散,治理任务艰巨。针对农村环境治理需解决的分散型污水处理问题,介绍了分散型污水处理技术的发展概况,并针对分散型净化槽技术工艺进行了研究,对分散型净化槽污水处理工程设计及应用进行了分析,为新农村建设的技术选择与政策制定提供参考。