岩石蠕变模型的二次开发

岩石的非线性蠕变本构模型的二次开发是研究岩石非线性蠕变的重点。本文对前人建立的本构模型进行三维差分公式推导,将三维公式写入FLAC^(3D)软件,进行本构模型的二次开发;对比分析数值模拟和试验数据的拟合程度,验证模型的正确性。

高承压水地层深基坑抗突涌技术

为了防止高承压水地层深基坑突涌破坏,以韩江-榕江-练江水系连通后续优化工程GX12号井深基坑为依托,采用有限元软件建立三维数值模型,对考虑地连墙深度以及布设减压井的5种技术方案进行模拟分析,研究各方案的抗突涌效果,并通过综合考虑基坑抗突涌效果及地连墙施工技术难度和工程造价等,确定基坑工程抗突涌的优化方案。结果表明:1)地连墙深度可由原设计的91.8m优化为78m;2)坑内增设减压井可有效减小坑底隆起和地连墙水平位移,但是增加了基坑周边地表沉降,而增加地连墙深度可显著减小基坑周边地表沉降和坑底隆起;3)增大地连墙深度的抗突涌效果优于增设减压井的效果。本文成果可为类似高承压水地层深基坑工程抗突涌技术提供一定的借鉴。

水利工程建设过程中边坡加固的处理路径探讨

水利工程建设过程中,边坡加固是保障工程安全的重要环节。本文重点探讨边坡加固的处理路径,改变边坡环境,降低下滑力、增强抗滑性,提高边坡稳定性。在实际应用中,需根据边坡具体情况和地质条件进行选择,确保边坡加固的有效性和安全性,为水利工程建设的稳定运行提供保障。

低围压与不同温度作用下土石坝护坡土石混合体力学特性

针对寒区土石坝护坡存在的隆起、错位、坍塌等冻胀破坏问题,以寒区某土石坝护坡工程砂砾料垫层、坝体填土土石混合体为研究对象,开展了低围压下不同温度和含石量的土石坝护坡土石混合体三轴试验,研究了不同围压、温度、含石量对土石混合体力学特性的影响。结果表明:在较低围压作用下,含石量较低试样的应力-应变关系曲线为应变软化型,随着围压增大,试样的应力-应变关系曲线变为应变硬化型;在常温条件下,当围压较低时,不同含石量的试样呈现先剪缩后剪胀的现象,当围压较高时,试样则一直表现为剪缩,且围压越大,剪缩量越大;在不同冻结温度下,土石混合体的体积应变呈现先剪缩后剪胀的变化规律,且试验温度越低,剪胀变形越明显;随着含石量的增加,砾石之间的嵌合作用增强,土石混合体逐渐成为砾石骨架结构,土石混合体的内摩擦角增大而黏聚力减小;温度的降低使得土石混合体试样内部的水逐渐相变成冰,在结冰胶结作用下,土石混合体的内摩擦角和黏聚力都有所增加。

水闸深基坑开挖过程中的土体力学特性与变形控制研究

水闸深基坑开挖过程中会产生应力场导致周围土体变形,诱发安全事故发生。本文对深基坑过程中的土体力学特性和变形原因进行了研究,探讨了深基坑中土体的应力分布和变形原因,提出了基坑地面沉降的预测、监测与防治措施,更好地保障工程的安全实施。

基于Fortran程序的某水库大坝渗流稳定有限元分析

水库大坝的渗流稳定状态是水库大坝安全管理至关重要的部分,同时是水库大坝安全评价与除险加固的基础。为保证水库大坝的安全运行,针对水库大坝渗流稳定计算分析问题,以某水库均质土坝为研究对象,采用Fortran程序建立非线性有限单元的模型,对水库大坝渗流稳定计算。结果表明,各工况下大坝下游坝坡逸出点的最大水力坡降均小于允许坡降,浸润线均低于于下游反滤排水设施,大坝渗流安全;各工况下大坝各滑带的抗滑稳定安全系数,均大于规范允许值,满足规范要求。研究成果对其他水库大坝的安全评价与除险加固有指导意义。

滇中芹河隧洞软岩破碎段围岩大变形与支护结构相互作用研究

软岩大变形是滇中引水工程建设中较为突出的工程地质问题之一,以大楚段芹河隧洞4#支洞为研究对象开展软岩大变形特征及承载结构受力研究。4#支洞在施工过程中发生影响洞室稳定的问题,洞周围岩大变形不同程度侵限,导致钢拱架扭曲断裂、喷混凝土掉落现象时有发生。为了充分认识隧洞变形特征、破坏模式及成因机制,结合工程地质勘察、现场监控量测、数值反演及施工模拟分析等手段和方法对其进行综合研究。研究成果表明:破碎软岩洞段施工期围岩监测变形量大、变形速率较快,变形具有明显的时效性;围岩完整性差,洞周变形差异大;围岩以剪切破坏为主;围岩时效变形对支护结构受力影响大,部分承载结构受力超限,导致局部结构破坏。可见,针对破碎的软岩隧洞施工,需要采取超前注浆、减少减小施工扰动、及时跟进初期支护、尽快封闭成环,加强施工期围岩变形监测,选取合理的衬砌支护时机,实时指导和优化隧洞支护结构施工设计。

有限元强度折减法分析软基边坡稳定性

有限元强度折减法在均质土坡和岩石边坡中已有较多的研究和应用,但应用到强度较低的软基边坡,其模型网格划分和边界条件,与均质边坡有所不同。经对比研究得出软基边坡模型的网格节点密度达到每米2点较为适宜,模型边界应以修正后的坡高H来界定。结合具体工程案例,利用有限元强度折减法复核其稳定,并与极限平衡法进行了对比,结果表明前述网格划分和模型边界设置较为适宜,且有限元强度折减法可以较好的反映边坡应力应变分布。

考虑河道渗水附加作用力的河岸边坡稳定性研究

河流和地下水位的差异而产生的河岸渗流力是影响河岸稳定性的一个非常重要的因素,传统边坡稳定性分析方法通常没有考虑到这个因素。文中在传统边坡稳定性分析的基础上引入了渗流力,首先构建了基于修正毕肖普法的计算机程序,然后结合工程实例和实测资料,分析和估算了渗流力对河岸稳定性的影响。结果表明在安全系数计算中引用渗流力,安全系数会显著降低。

动水压力型巨厚滑坡削坡方案优化效果评价

动水压力型巨厚滑坡削坡工程方案应用广泛,然而当前多依赖于实际经验辅以计算,理论发展滞后于工程实践,在实际工程建设中迫切需求合理有效评价方案设计的优劣。本文以动水压力型巨厚滑坡削坡方案为抓手,通过实地调查、寻访专家,分析滑坡削坡方案设计特点,运用层次分析法选取了评价指标,构建了方案优化效果分析与评价的指标体系,运用模糊综合评价法构建优化效果综合评估模型并在实际工程中应用验证。

降雨条件下堆积体饱和-非饱和渗流场分析与稳定性演化

降雨是工程区域堆积体边坡失稳的重要诱因,如何评价降雨条件下饱和-非饱和渗流对堆积体边坡稳定性的影响,其挑战在于准确获取堆积体的非饱和渗流参数。以梅家台滑坡典型治理工程为研究对象,采用饱和-非饱和有限元分析,并基于监测资料对渗流场动态反演,准确获得了非饱和水力参数和边界水位,进而采用极限平衡法对滑坡稳定性演化分析。结果表明:坡体后缘补给水位在692.0~694.5 m内动态变化,在后缘补给和降雨入渗作用下坡体内地下水位变幅为3.0~12.0 m;排水措施实施后地下水位下降9.0 m,且变幅降为1.0~5.5 m,同时在暴雨条件下,滑坡中部堆积薄弱带暂态饱和区范围减小84.5%,坡脚饱和区也被抑制到一号公路以下,发挥了很好的排水降压作用;滑坡存在沿中部薄弱带浅层滑动、沿下部前缘浅层滑动、沿老滑带从一号公路剪出3种失稳模式,降雨入渗时稳定性明显下降,稳定系数分别降低至0.82、0.99、0.98,小于稳定安全系数1.05,综合治理措施下,稳定系数分别增加0.28、0.13、0.19,目前稳定系数分别为1.10、1.12、1.17,各个失稳模式稳定系数均大于稳定安全系数,滑坡处于稳定状态。研究成果可为类似工程治理设计和渗流稳定分析提供参考。

低弹模混凝土防渗墙材料参数统计特性及相关分布模型

为获取低弹模混凝土防渗墙渗透系数、弹模和抗压强度3个材料参数的统计特性及相关分布模型,基于2座土石坝的检测数据,根据赤池信息准则(AIC)识别材料参数的最优分布类型及相关分布模型的最优Copula函数、Bootstrap方法模拟识别结果的统计不确定性。结果表明,抗压强度、渗透系数和弹模分别服从极值Ⅰ型、对数正态、威布尔或极值Ⅰ型分布,变异系数均值分别为0.17、0.40、0.11;抗压强度与渗透系数、弹模与抗压强度、弹模与渗透系数之间的Pearson相关系数均值分别为-0.79、0.67、-0.55,最优Copula函数分别为Plackett Copula、Gaussian Copula、Gaussian Copula。研究结果可为低弹模混凝土防渗墙的渗流和强度可靠度计算提供参考。

降雨-蒸发作用下土石坝渗流场及坝坡稳定性研究

为探究降雨-蒸发作用对非饱和土坝坡渗流场与稳定性的影响,运用Geo-studio软件分析华南某水库坝坡在不同降雨类型和边界条件下的孔隙水压力和安全系数的变化规律.结果表明:相同降雨等级下,递增型降雨的孔隙水压力上升速率随降雨的持续而增大,递减型降雨减小,集中型降雨先增大后减小,稳定性安全系数的下降速率与孔隙水压力上升速率相对应;相同降雨时间下,孔隙水压力与稳定性安全系数的变化幅度从大到小为:递减型>集中型>递增型;降雨与蒸发作用条件下,递减型降雨的安全系数的下降率最大,对于坝坡稳定性为最不利影响;土地气候相互作用边界条件下各降雨类型的孔隙水压力增长速率和安全系数降低速率均要小于单位流量边界条件,但安全系数均要大于单位流量边界条件,降雨-蒸发作用下所反映的渗流场与稳定性变化更符合实际.

基于Midas GTS/NX的新疆沙漠输水明渠风积土岸坡稳定性分析

为了准确评估各类工况对新疆沙漠输水明渠风积土岸坡稳定性的影响。通过开展室内土工试验及对该渠道岸坡地质工况进行了调查,采取Midas GTS/NX软件中的强度折减法对输水明渠在未加固和加固两种工况下的竣工期、降雨期、输水期和水位骤降4个时期的二维岸坡进行稳定性计算,通过对比岸坡在未加固与加固两个工况下4个时期的整体位移量、等效塑性应变区和安全系数,对岸坡整体稳定及加固效果给出了分析及评价。结果表明:渠道未加固与加固两个工况下4个时期下风积土岸坡均处于稳定状态,安全系数均大于1.30;渠道位于输水期时,坡体前缘水压增加,有效提高渠道岸坡的安全系数,但水位骤降对风积土岸坡稳定性影响最大,降雨次之;未加固时,4个时期的岸坡等效塑性应变区呈圆弧状且已贯通;经加固后,岸坡等效塑性应变区大体沿衬砌呈直线分布,滑移带位移变形得到较好控制,极大程度降低了滑坡灾害发生的可能性。研究结果在一定程度上可以为新疆沙漠风积土输水渠道工程建设提供参考。

溃口合龙条件下洞庭湖团洲垸抽排对堤防安全的影响

全球气候变化背景下越来越频繁的极端水文事件严重威胁堤坝防洪安全,2016年、2020年长江流域均发生大洪水并伴有堤防溃决;2024年7月5日湖南洞庭湖团洲垸堤发生溃决,给人民生命财产安全带来极大威胁。为人民群众早日返回家园并防止次生灾害,溃堤发生后通常会尽早抢险封堵合龙。此时圩垸堤内外水位相平,溃口合龙条件下圩垸内应急快速抽排,水位骤降对主堤及二道防线堤防安全的影响备受关注,甚至制约应急抢险。为分析洞庭湖团洲垸应急抽排对堤防安全的影响,并为应急抢险方案制定提供支撑,以洞庭湖水位维持不变为背景,结合地质和设计资料,构建团洲垸临溃口主堤和钱团隔堤非稳定渗流和稳定分析模型,在团洲垸溃口合龙条件下,重点分析应急抽排过程中垸堤内水位极端骤降速率0.3、0.6 m/d工况下,堤防渗透稳定和边坡安全。分析结果表明,各工况下堤防最大渗透坡降和边坡稳定均满足3级堤防规范要求。综合考虑诸多影响因素,提出了相关降速的建议,为应急抢险和二道防线守护等提供了技术支撑;也可为水位骤降条件下堤坝边坡安全分析提供参考。

基于宏细观耦合的塑性混凝土力学特性模拟研究

为揭示塑性混凝土细观破坏机理,基于PFC-FLAC3D耦合建立了柔性膜边界三轴试验模型,深入分析了塑性混凝土在围压效应和尺寸效应下的细观变形破坏特征,采用多元非线性公式定量描述了塑性混凝土宏观单轴力学强度-围压-三轴力学强度的经验函数关系,并结合室内试验结果验证了经验公式的准确性。研究结果表明:围压越大,对内部颗粒运动约束越强,低围压下的剪切带形态更明显。高围压有利于提高结构整体性,弱化抗压强度的尺寸效应。随着尺寸增加,试样中部侧向鼓胀变形减小,斜截面贯通连接的颗粒减少,导致X形剪切面特征逐渐减弱。最后,采用多元非线性拟合方法定量描述了单轴力学强度-围压-三轴力学强度联合关系,为后续研究提供理论基础。

抽水蓄能电站输水系统渗控效应及排水措施敏感性分析

抽水蓄能电站输水发电系统一般埋深较大,在引水系统外水内渗的作用下,厂房洞室群三维渗流场分布复杂,排水措施对控制输水发电系统的渗流场具有重要作用。采用三维渗流场有限元方法,建立张掖抽水蓄能电站输水发电系统三维渗流场数值计算模型,真实考虑输水系统、地下厂房系统、防渗排水系统。在对抽水蓄能电站输水发电系统的渗流场分布规律进行分析的基础上,讨论了压力管道下层排水系统和厂房排水系统对渗流场的影响。结果表明:正常运行情况下,地下厂房大部分位于浸润线以上且在设计渗控方案下渗流量控制在合理范围之内,渗流在靠近厂房洞室群的底部溢出,管道表现出内水外渗的特点,尾水系统渗流量相对较大;压力管道下层排水廊道对压力管道和厂房上游侧渗流场产生较大的影响,排水孔间距越小浸润线越低且相应区域渗流量越大,排水孔间距为3 m较为合理;厂房区域排水系统对地下厂房渗流场影响显著,随着排水孔间距的增加,排水效果减弱,集水井内流量减少,浸润线有所抬升,排水孔间距为3 m较为合理。

南水北调中线北京段岩体隧洞围岩变形模量分析研究

岩体力学参数是影响地下工程围岩稳定的重要因素,确定合理的岩体变形模量对隧洞设计至关重要。结合南水北调中线北京段西甘池试验洞工程,对岩体进行静载荷试验分析研究,详细介绍试验点岩体的加卸载变形关系曲线,获得西甘池隧洞岩体变形模量参数建议值,为工程设计提供依据,并以期为类似工程的设计和施工提供参考。研究结果表明:试验压力较小时,各试点岩体变形或弹性模量的变化曲线有的升、有的降,试验压力大于0.4 MPa以后,各试点的变形模量和弹性模量逐渐趋于稳定;隧洞围岩变形控制及支护结构设计时,应根据各段围岩的岩性(大理岩、滑石片岩)、结构完整性、节理裂隙的空间展布方式以及发育充填情况等综合考虑,结合工程类比和地质经验最终确定岩体弹性参数的基本代表值。研究的方法和结论可为类似条件下隧洞工程的设计、施工提供参考和借鉴。

气温对水库大坝渗漏量的影响

以碗窑水库大坝为研究对象,针对Ⅲ坝段的U3部位渗漏情况展开研究。分析渗漏量和气温的观测资料,得到气温和渗漏量呈现明显线性负相关的结果,而U3部位渗漏存在明显的裂缝,可通过立方体定律建立U3部位渗漏通道大小与气温的解析表达式。基于COMSOL软件建立研究区坝体和坝基的三维地下水数值模型,并利用实测数据对模型参数进行反演分析。根据校正后的模型模拟预测不同温度和不同库水位条件下U3部位和坝基的渗漏量。模拟结果显示,防渗修复能明显减少水库的渗漏量,从而保证水库的正常、安全运行。研究结果为U3渗漏通道的防渗补强提供了重要参考。

超深软土地基大功率振冲加固技术参数分析与研究

拉哇水电站上游的围堰坝高60 m,地基由堰塞湖相沉积厚约50 m的低液限黏土和粉土层组成。为了确保围堰建设的安全可靠,需要对深厚软土地基采用振冲碎石桩进行加固处理。本研究基于物联网远程施工控制平台收集的1.58亿条实测数据,测算了振冲碎石桩的体积置换率和成桩桩径,并初步评估了振冲碎石桩的复合地基加固效果。测算结果表明,振冲碎石桩的桩间距对体积置换率有显著影响,当间距为2.5 m时,平均桩径为1.16 m,体积置换率为15.10%;当间距为3.0 m时,平均桩径为1.09 m,体积置换率为10.87%。研究还发现,地层的软硬和施工操作水平会影响成桩桩径尺寸,软弱夹层处易发生局部缩径,应严格控制加密段长度在0.5~1.0 m范围内,同时控制加密电流和留振时间满足施工标准。本研究基于智能化施工监测系统的应用,为深厚软土地基振冲碎石桩加固处理质量控制和检测,以及复合地基加固效果综合评价提供科学论证的初步成果,可为振冲碎石桩的加固设计提供参考。