复合地层隧洞中隔离桩对围岩位移的控制效果分析

设置隔离桩作为一种控制城市隧洞开挖引起围岩变形的有效手段,在“上软下硬”复合地层中的作用效果还罕有研究。依托滇中引水工程龙泉隧洞,采用FLAC^(3D)软件,分析隔离桩桩位、桩径、桩长及桩顶埋深等参数对隧洞衬砌及地表建筑物变形控制效果的影响。结果表明:设置隔离桩能够阻隔地层应力的传递,合理的设计参数是充分发挥隔离桩阻隔作用的关键;同等条件下,隔离桩对地层位移的限制作用在水平方向优于竖直方向;隔离桩距离隧洞越近、桩径越大,控制变形效果越好;隔离桩只有穿过地层滑移面并嵌入下层土体时,才能够较好控制由隧洞开挖引起的隧洞衬砌以及地表建筑物位移,建议嵌入下层土体深度为隔离桩长度的1/4;适当设置桩顶埋深能够降低隔离桩对于土体的牵引作用,建议桩顶埋深深度为隔离桩长度的1/5。研究成果可为隔离桩在城市浅埋复合地层隧洞工程中的应用提供参考。

多沙河流水库支流拦门沙长效防治方法研究

多沙河流水库内的支流口门处常形成拦门沙,影响水库功能的正常发挥,至今尚无有效的治理方法。为此,本文提出了基于移动导流桩柱的水库支流拦门沙长效预防和整治方法,并通过水槽模型试验验证了其应用效果。试验结果表明:当无防治措施时,多沙河流水库会在支流口门处形成不同程度的拦门沙,其发育速度与干流水沙流量正相关,拦门沙横断面表现为平行抬升,纵断面表现为“倒V”形态,拦门沙顶点形成于交汇区最大浑浊带区域,且随着干流水沙流量的增加向支流内部推进;当添加了防治措施后,在干流高水位时关闭豁口使得大部分泥沙在阻水墙外侧落淤,阻水墙内侧相对于外侧淤积高度降低了49%;在干流低水位时开启豁口使支流蓄的水通过导流墙“束水”冲刷拦门沙,使其上部形成稳定的冲沟,冲沟底部最大淤积高度仅为0.1 cm,实现了水库干流与支流的连通,达到水库拦门沙长效防治的效果。本方法机理明晰、成本低廉、操作灵活、效果持久,有望成为多沙河流水库支流拦门沙长效防治的新型技术手段。

分流注浆堵水技术在煤矿防治水中的应用

针对西部某煤矿巷道涌水采取注水泥浆堵水措施效果较差的现象,室内以聚醚多元醇PTMG、甲苯二异氰酸酯TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和改性剂GX-1等物质为主要原料,结合其他化学助剂,制备了一种新型注浆堵水材料,并将其在目标煤矿井分流注浆堵水现场施工中进行了成功应用。室内实验结果表明,新型注浆堵水材料制备过程中改性剂GX-1的加量越大,A组分的密度和黏度值就越大,凝胶时间和包水性也越长;另外,新型注浆堵水材料的遇水膨胀率随着改性剂GX-1加量的增大而逐渐降低,抗压强度随着GX-1加量的增大呈现出“先升高后降低”的趋势,改性剂GX-1的最佳加量为3%。现场应用结果表明,新型注浆堵水材料在S112井分流注浆堵水施工中应用效果较好,采取措施后S-1井段和S-2井段的涌水量明显降低,注浆堵水效果较好。

滇池水生植物分布对沉积物间隙水中不同形态氮的影响

为揭示水生植物分布对滇池沉积物间隙水中各形态氮质量浓度的影响,于2015年6月在滇池分别采集有植物区域和无植物区域的沉积物柱状样,检测间隙水及上覆水中DTN(溶解性总氮)、NH4+-N、NO3--N和DON(溶解性有机氮)的质量浓度,分析其垂向变化特征以及水生植物对间隙水中各形态氮的释放控制效果.结果表明:1水生植物改变了柱状沉积物间隙水中不同形态氮的分布规律,并且这种改变随湖区不同而表现不尽一致;2水生植物显著降低了沉积物间隙水中DON的贡献率,有植物分布区域ρ(DON)对ρ(DTN)的平均贡献率为41.05%,无植物区域可达58.48%;3水生植物显著抑制了沉积物中无机氮的释放,促进了DON的转化,同一采样点有植物区域NH_4^+-N和NO_3^--N的沉积物-水界面扩散通量分别比无植物区域平均降低了87.52%和91.99%;4水生植物生长显著削减了沉积物间隙水中氮的质量浓度,其中ρ(DON)的削减率达到了53.27%~80.42%.研究显示,水生植物根系作为微生物和多种活性酶的主要载体,为沉积物有机氮的矿化降解起到了促进作用.

提升水驱气藏开发效果的先期控水技术

活跃水驱气藏通常会因为水侵、水淹而造成开发效益降低,使得该类气藏的采收率远低于不活跃水驱气藏。为此,提出了先期控水的技术思路。其原理是对活跃水驱气藏在开发早期就采取控水措施,即在水驱气藏投入开发前,认清水体分布特征,预测水侵方向、方位及水侵量,在地层水侵入的源头利用控水井先期开展控水作业,尽量延缓气藏水淹的时间。具体方法是:在气藏发生水侵的高渗条带的来水方位上部署控水井,实施排采泄压、阻隔拦截、诱导转向,或利用水驱气藏下部的低压储层对气藏侵入水实施纵向灌注、邻层转储,以削弱侵入水的能量、改变侵入水的流向、抑制边底水的活跃性,达到减缓水侵速度、阻隔水侵路线、减少水侵面积的目的,进而提升水驱气藏的开发效果、提高水驱气藏的最终采收率。以柴达木盆地涩北气田为例,进行了先期控水技术的部署与尝试。结论认为:该项技术是与油田注水开发相似但又相反的,可实现水侵气藏均衡开采、控水稳气的保护性开发技术。

引水渠道口门泥沙淤积计算

引水渠是一种常见的河道分流形式,由于主河道与引水渠之间往往有一定的夹角,水流从分汊前主河道流入引水渠时必然在一定的范围内发生一定程度的弯曲,其结果是有利于较多较粗的泥沙分入引水渠,导致渠道口门产生较为严重的淤积现象,而渠道口门淤积问题是决定引水工程是否成败的主要因素之一。通过一维非恒定流水沙数学模型,研究了不同水沙条件下引江济汉工程引水渠道口门泥沙淤积厚度变化规律,并分析了糙率对口门淤积厚度的影响情况,模型的计算结果与水流运动规律相吻合,可以为渠道引水防沙设计提供技术支持。

峡江水利枢纽电站取水防沙试验研究

为解决峡江水利枢纽泥沙淤塞库区,避免泥沙进入电站,对取水防沙原设计方案试验中存在的问题进行了分析。改进了拦沙坎的布置方案,提出拦沙坎头部上延与上游自然河湾平顺衔接,以使形成的人工弯道环流导流排沙方案为最优取水防沙方案。探讨了优化方案的取水防沙效果,提出了运行时应注意的事项。

黄河山东段渠首工程要素配置及引水防沙效能

通过对黄河山东段 37处引黄渠首涵闸工程的渠首位置、引水高度、口门形状、河闸底高差、河道溜势、防沙设施及分流比等工程要素不同配置的分析 ,探索其对工程引水防沙效能的影响 .黄河山东段渠首工程建设中 ,注重了工程要素的合理配置 ,提高了工程引水防沙效果 .提出今后在渠首工程建设中应注意“三避、两控、一配”问题 .

黄河下游引黄灌区发展及泥沙治理历程探讨

黄河下游引黄灌区普遍存在不同程度的泥沙问题。如何合理处理利用引黄泥沙问题始终围绕黄河下游引黄灌溉发展的不同阶段。本文从黄河下游引黄灌区在不同发展时期面临的泥沙淤积问题为着眼点,综述了灌区发展及泥沙治理的4个历程,分别为灌区建设与泥沙处理阶段、灌区发展与泥沙治理利用阶段、灌区节水与泥沙远距离输送阶段和灌区泥沙资源化与水沙配置阶段。针对目前黄河下游引黄灌区面临的主要水文问题,指出灌区水沙资源优化配置是解决问题的主要途径,配置目标是共同协调配置灌区的水资源与泥沙资源,配置方法是多目标规划方法。

引黄工程沉沙调控方案阻沙效果研究

调控泥沙沉积在沉沙池的合理位置,有效降低清淤难度与成本,是保障引黄工程输水能力与经济高效运行急需解决的关键问题。以引黄济青工程为研究对象,基于MIKE21模型建立引黄济青渠首输水渠道与沉沙池的二维水沙数值模型,模拟多种典型流量下泥沙的输移与动态变化过程,提出3种泥沙沉积调控方案,模拟分析各种调控方案的阻沙效果。结果表明:二维水沙数值模型能较好地模拟调控前后沉沙池的水沙输移状况;调控方案阻沙效果明显,淤积功能区的沉积量可增加10%,并可缩短沉沙长度、降低清淤成本。

南水北调东线睢宁二站流道混凝土温控防裂措施

水工混凝土裂缝问题是涉及工程安全、质量的首要问题。新建睢宁二站工程,总结了已建工程实施的经验,并针对已建及周边在建泵站工程有裂缝出现的情况,分析原因,结合睢宁二站工程地质、气象条件、以及工程所在地施工特点,进行温控设计。针对温控对象中的重点——流道部分,根据睢宁二站底板大体积混凝土浇筑实施效果和成功经验,在选择原材料、施工工艺等方面,对混凝土温控防裂措施加以优化。从实施效果的各项指标统计和分析表明,优化措施达到了预期成效。尤其流道部位混凝土,至今仍未发现危害性裂缝。

江边水电站首部枢纽引水防沙设计研究

江边水电站的泥沙问题突出。通过水工模型试验对该枢纽的相关泥沙问题展开了研究。试验结果表明:在原枢纽布置方案的基础上增设扰沙坎,可以有效地降低沙面高程,保证进水口"门前清";汛期限制水位运行,当流量或淤积达到一定程度时停机拉沙,可以保证水库淤积平衡后调节库容最大;电站可不设置沉沙池。库尾张家沟泥石流的主要影响是增大干流局部时段的含沙量,在敞泄拉沙情况下,淤积的泥沙可以被冲出库外。

小浪底水库库区及下游河道冲淤变化研究

利用小浪底水库运用以来至2008年的实测资料,对库区及下游河道的演变情况进行了研究。结果表明:①截至2008年4月,小浪底库区共淤积泥沙23.22亿m3,干、支流淤积比例分别为84.3%、15.7%;②小浪底水库干流淤积形态为水库回水末端附近的三角洲淤积及三角洲以下的异重流和浑水水库的淤积体;③小浪底水库下闸蓄水运用以来,黄河下游各河段均发生了冲刷,利津以上河段冲刷15.89亿t;④截至2008年汛初,花园口以上河段平滩流量已增大至6 000m3/s,花园口—高村河段平滩流量增大为4 500 m3/s左右,高村—艾山为3 800 m3/s左右,艾山以下大部分河段为4 000m3/s以上;⑤2002—2005年小浪底水库调水调沙年均增加黄河下游冲刷量0.18亿t。

明渠岸边侧向取水的“取水角效应”研究

从理论分析、水槽试验和数值模拟计算等多方面、多角度，对明渠岸边侧向取水的“取水角效应”进行了定量研究。“取水角效应”指取水角度的改变对取水门附近水流结构的影响。研究结果表明，取水角度的大小对取水口近区水域的水流结构影响非常显著。在30°～90°的范围内，取水角度越小，口门断面处的流速分布越均匀，口门上游主槽内的相对分流宽度越小，分槽断面内的净进流宽度越大，取水近区的流线越为平顺，取水口的取水防沙条件越好。

北引渠首扩建工程引水防沙的试验研究

通过实体模型试验研究分析了取水枢纽修建前后江道的河床演变趋势,优化比较了取水枢纽及泄洪闸的不同布置方式,运用理论分析和试验2个方法研究了泄洪闸闸下极限冲刷能力及其消能防护措施,同时验证了取水枢纽修建后引水渠道的引水能力并提出了相应的防沙措施。试验结果表明,取水枢纽泄洪闸的布置是合理的,对江道水流特性及床面冲淤变化的影响较小;设计引水闸的引水量可以达到149m3/s,能满足相应的设计要求。建议适当增加泄洪闸消力池和海漫的设计尺寸以满足实际需要;提出了采用泄洪闸拉沙可以降低鱼嘴附近的床面高程,从而有利于减少粗颗粒泥沙进入引水渠道的防沙措施。

洼垴水电站凸岸引水防沙试验研究

部分小水电站受地形地质等条件限制,取水口不得不布置在河道凸岸,引水防沙成为该类电站首要解决的关键技术之一。文章以洼垴电站为依托,通过模型试验,观察水流流势、流态及坝前淤积形态,提出了在凸岸上游开挖明渠引水到取水口,利用上游来水冲沙的工程措施方案,达到了防沙的目的。

姚河坝水电站闸首引水防沙的优化设计

研究了在姚河坝水电站闸首引水防沙优化设计中 ,利用低闸水库沉降悬移质粗沙以取代沉沙池的水库泥沙调度方式 ,并对水库沉沙方案进行了全面的技术、经济分析论证。

锦屏二级水电站进水口引水防沙模型试验研究

通过水工模型试验研究了锦屏二级水电站电站进水口在不同拦沙坎顶高程和不同运行方式下的进水流态、垂线流速分布、局部水头损失与进水口进沙情况。对比试验观测数据发现,拦沙坎顶高程对电站进水口引水防沙有一定影响,当运行水位越高、拦沙坎顶高程越低时,进水口进流流态越好、流速分布越均匀、水头损失越小;随着拦沙坎顶高程的增加,各级流量下电站进水口进沙量明显减少且级配也明显降低。

金沟河引水防沙体系的改建与探讨

针对新疆金沟河引水防沙体系存在的问题,通过采取改造上游段,抬高进水闸底板高度,改固定式溢流堰为自溃坝,延长输沙道,调整进水闸前拦石栅角度,建立"费尔干式渠首—排沙涡管—排沙漏斗"三级防沙排沙集成体系及运行管理模式等措施,取得了很好的排沙效果,且对多泥沙河流的引水防沙有一定的借鉴作用。

塔坑水电站引水防沙设施试验研究

针对低闸引水开发式电站库小、沙多、落差大、泥沙严重的问题,以塔坑水电站为例,通过模型试验验证了枢纽布置,并修改和优化了引水防沙设施。试验结果表明,电站枢纽布置合理,优化后的引水防沙设施效果理想,可满足工程规划设计要求。