有地表入渗的岩坡稳定性分析

采用延伸的摩尔-库仑破坏准则以考虑基质吸力对岩体抗剪强度的贡献,对地表入渗影响下的岩坡失稳机制进行了探讨。针对裂隙化程度较高或陡倾角裂隙发育的岩坡,运用刚体极限平衡理论,首先,提出了一种考虑地表入渗影响的岩坡稳定性分析方法——改进的不平衡推力传递法;然后,编制了考虑非饱和带基质吸力和暂态附加水荷载等作用的岩坡稳定分析程序;最后,通过算例介绍了上述程序在地表入渗影响下的岩坡稳定性分析中的应用。算例分析表明,分析方法和计算程序是合理可行的,地表入渗的确会显著降低岩坡的稳定安全系数。

有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析及工程应用

有地表入渗的裂隙岩体渗流是一饱和非饱和渗流过程。针对裂隙密度较大的岩体 ,把裂隙岩体等效为连续介质来处理 ,建立了有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数学模型。采用有限元方法作为数值模拟手段 ,编制了考虑地表入渗的饱和非饱和渗流有限元计算程序。用一室内模型试验对程序的可靠性进行了检验 ,检验结果表明模型和计算程序是合理的。最后介绍了程序在一实际工程问题中的应用。

裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析

就单裂隙非饱和水力参数的试验测定和数值模拟确定、单裂隙非饱和渗流的机理、有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数值分析以及地表入渗对岩坡稳定性的影响等方面展开了较为深入的研究,并将上述研究成果应用于实际大型工程问题的分析中。主要内容如下: (1) 借鉴前人的研究成果,基于动力法原理(即逐次建立水相和气相之间的稳定流动状态),首次研制出一套可同时测定单裂隙毛细压力-饱和度以及非饱和渗透系数-毛细压力关系的实验装置,并提出一种用该实验装置来测定单裂隙非饱和水力参数的物模试验法,使得通过试验来测定单裂隙非饱和水力参数成为可能。 (2) 运用分形几何和蒙特卡洛模拟等理论,提出一种更合理的确定单裂隙非饱和水力参数的数值试验法,并开发相应的模拟程序。由于该法在生成裂隙充水域时考虑了水和气的“圈闭”效应,故能模拟出裂隙排水与吸水过程间客观存在的滞后现象,这是以往数值试验法所不能做到的。 (3) 把裂隙岩体等效为连续介质来处理,建立有地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流的数学模型。以Galerkin有限元法为模拟手段,研制了相应的算法,并编制了考虑地表入渗的三维饱和非饱和渗流有限元计算程序SUSS3D。算例分析表明,上述模型和计算程序是合理可行的。 (4) 引入非饱和土的抗剪强度理?

地表入渗对下海州矿边坡稳定性影响研究

通过对海州矿滑坡因素的统计分析,得出降雨及地表水入侵诱发滑坡27次,其稳定性影响因素位居第二。在此基础上,建立了海州矿某断面的数学模型,并对边坡地表入渗的规律进行了研究,得出了边坡在降雨及地表入渗过程中基质吸力的变化规律以及水压力的分布、变化规律,有利于更好地了解地表入渗影响下的边坡失稳机制。

再生水地表入渗场地适宜性评价研究进展

通过总结再生水地表入渗场地适宜性评价的相关文献发现,目前应用比较广泛的再生水地表入渗回灌方式中按回灌目的的不同可分为两种类型:一类以控制污染为目的,其中以农田灌溉方式为主,该类场地一般需要有较好的防污能力;另一类以补充地下水、获得优质回用水为目的,其中以土壤含水层处理系统为主,该类回灌场地不仅要求渗透层有很好的渗透能力,同时还要有一定的水质净化能力。以农田灌溉和土壤含水层处理系统为例,总结了不同回灌目的场地的适宜性评价模型的特征,并在此基础上提出了再生水地表入渗场地的适宜性评价模型中需要进一步研究的问题。

基底积水和地表水入渗对富水区排土场稳定性的影响

针对云南布沼坝露天煤矿新邓耳排土场工程场区富水性强的特点,采用有限元强度折减数值模拟方法,研究在基底积水、降雨和地表水入渗作用下,排土场的稳定性变化规律及失稳机制。结果表明:随基底积水水头的抬升或降雨、地表水入渗深度的增加,排土场安全系数以梯度0.013~0.015 m^(-1)近线性降低;在基底积水、降雨和地表水入渗共同作用下,排土场安全系数以梯度0.016~0.023 m^(-1)降低;在基底积水作用下排土场为上部坡体深部近圆弧滑移与下部坡体沿基底面滑动的失稳机制;在降雨和地表水入渗作用下为顺坡面浅层滑移的失稳机制;在基底积水、降雨和地表水共同作用时会出现上述2种破坏模式复合的失稳机制。

地表水入渗对垃圾填埋场水质水量影响的数值模拟分析

将填埋垃圾视作一种特殊土体,建立了综合描述垃圾填埋场内渗滤液水分的饱和-非饱和渗流、垃圾土体沉降变形、有机污染物的释放、迁移、转化,以及微生物的生长、衰减等物理化学过程的多场耦合仿真分析模型,将任意的Lagrangian-Eulerian(ALE)方法引入到模型求解中,基于自行开发的仿真分析程序,开展了地表水入渗对垃圾填埋场水质、水量影响的数值仿真分析研究。模拟结果表明:300 d的非饱和水分入渗及内源水产生可使填埋单元内渗滤液饱和液面最高达6 m;地表水入渗对水相可溶性可降解有机物浓度和厌氧微生物浓度具有显著的影响,并间接地影响固相可溶性可降解有机物和微生物的浓度分布。

黄土台缘滑坡地表水入渗问题分析

黄土塬区提灌工程保证了农业生产,却造成了地下水位大幅抬升,使得近年来黄土台缘滑坡不断发生。黄土滑坡一个普遍特征就是后缘发育地裂缝以及落水洞,使地表水(灌溉水以及降雨)直接灌入坡体,诱发了大量黄土滑坡。因此,地表水入渗对于黄土滑坡机理研究以及滑坡防治具有重要意义。文章基于对陕西泾阳南塬黄土滑坡的现场调查,对黄土台缘滑坡地表水入渗工程地质问题进行了初步分析,包括:①地表水入渗与落水洞形成机制;②地表水入渗途径及其与黄土滑坡发育过程的关系;③降雨因素对于黄土滑坡的影响程度。

煤层过沟开采覆岩破坏特征及地表水入渗规律研究

为分析煤层过沟开采覆岩破坏特征及地表水入渗规律,选取过沟开采典型工作面为研究对象,基于工程地质条件及岩层物理力学性质,采用UDEC建立了覆岩破坏数值模型,研究了煤层过沟开采覆岩破坏特征;数值计算得到导水断裂带高度为230~250 m,实测导水断裂带高度为225~245 m,两者结果较吻合;通过提取覆岩采动裂隙并导入COMSOL,构建了煤层过沟开采地表水入渗数值计算模型,分析了地表水沿采动裂隙入渗至工作面的规律。结果显示:当工作面推采200、250、300 m时,导水断裂带沟通地表,地表水沿裂隙入渗至工作面,稳定后的水量分别为10.4、14.3、19.7 m^(3)/h;以工作面推采300 m为例,对比分析了数值计算与现场实测的工作面稳定水量,两者所得结果相差较小。

兰州黄土滑坡与地表水入渗变形关系分析——以皋兰山滑坡降雨入渗试验研究为例

根据对甘肃兰州的皋兰山滑坡降雨入渗试验研究取得实测数据,分析了不同降雨强度下,黄土滑坡体接受降雨入渗的能力及和雨水扩散运动特征、黄土滑坡的变形特征及蠕变强度。

灌溉水中悬浮固体对土壤水分入渗性能的影响

为揭示再生水和多泥沙质河水中的悬浮固体颗粒对土壤水分入渗性能的影响,该文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水悬浮固体浓度(0、1.0、5.0和10.0 g/L)、灌水频率(1 d 1次、2 d 1次、4d 1次)、含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉模式(纯含悬浮固体灌溉水灌溉、含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉)条件下受灌土壤容重、孔隙率、悬浮固体沉积量、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的变化规律。结果表明,当灌水中的悬浮固体浓度由0增大到10.0 g/L时,受灌土壤容重增大、孔隙率减小、地表入渗能力降低,优先流通道整体弯曲系数由4.31增大到11.18;灌溉定额相同条件下,当灌水频率由1d 1次下降到4 d 1次时,表层土壤容重增大、孔隙率降低,诱发土壤分层,优先流通道整体弯曲系数由7.78增大到12.12;含悬浮固体灌溉水-清水交替灌溉可降低土壤容重、增大孔隙率、减小悬浮固体沉积量、提高地表入渗能力、降低入渗水流运动的非均匀性,但高频率的清水淋洗作用仅使悬浮固体的最大迁移深度增加了5 cm。研究成果对再生水和多泥沙质河水农田灌溉制度设计具有参考价值。

苏打盐碱土地区不同土地利用类型的地表水分蒸渗特征

选择东北松嫩平原西部典型地区,采用FAO56方法和实际田间定期观测相结合,分析了当地旱田和碱斑地两种主要土地利用类型地表水分蒸散和入渗特征及其对土地盐碱化的影响。结果表明:对于玉米地这样相对蒸散量比较大的旱作农田来讲,水分亏缺和盐碱化主要发生在根层,而对表层土壤,即使在偏干旱年份,仍然有足够的水分入渗量来维持盐分平衡。碱斑地随着植被的破坏,总体上表层土壤蒸发和入渗量基本平衡,但是由于土壤水分蒸发过程中盐分浓度要比入渗过程中的盐分浓度大,表层土壤依然向盐碱化方向发展。采取适当的土地利用方式,建立耗水量与该地区降雨水平相适应的植被系统是控制区域土地盐碱化发展的关键。

地表水及降雨入渗对巍山县某公路边坡稳定性影响

利用MIDAS-GTS/NX软件对云南省巍山县某高速公路的边坡进行了数值仿真。通过镜像建模和模拟计算,分析了原始、降雨及降雨时采用单/双排抗滑桩加固后等多种情况下的边坡稳定性,展现了边坡破坏形态和变形趋势。结果表明:在初始工况下,边坡存在潜在的滑动,总体上是欠稳定的;在暴雨后,坡面下部土体已达到饱和状态,承载力进一步降低,使得坡面在水平和竖直方向都出现较大位移,边坡呈现不稳定状态,需进行加固处理;在降雨工况下,采用单/双排抗滑桩加固后的边坡稳定系数为2.43,边坡稳定,加固效果显著。同时表明MIDAS-GTS/NX有限元软件对多层土质边坡进行数值建模分析时,可以充分考虑到地表水渗流及降雨渗流等复杂条件对多层土质边坡稳定性的影响,其中SRM分析结果更加贴合实际工程计算结果。

基于Midas渗流-应力耦合模型的黄土隧道降雨入渗稳定性分析

以陕西关中地区某大断面黄土隧道工程为依托,采用Midas软件建立渗流-应力耦合模型,通过参考陕西关中地区近年来的降雨量与降雨强度,在此模型中施加渗流作为边界条件,确定表面入渗的有效影响深度,利用三轴试验得出的不同含水率围岩参数对围岩材料进行调整,以及影响深度范围内的土性参数,对浅埋大断面黄土隧道稳定性受降雨入渗的影响进行分析,分析结果可为类似隧道开挖工程提供参考。

灌溉水中盐分对土壤结构性质及水流运动特征的影响

再生水和微咸水等用于农田灌溉对缓解农业用水紧缺、保证粮食稳产高产方面作用显著。但这些非常规灌溉水中的盐分进入受灌农田土壤会引起土壤结构性质的改变,进而引起入渗水流运动特征的变化,增大了农业灌水和施肥的管理难度及地下水受污染的风险。本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水盐分浓度(0、1.0、3.0和5.0 g/L)、灌水频率(1天1次、2天1次、4天1次)、含盐灌溉水-清水交替灌溉模式(纯清水灌溉、纯含盐灌溉水灌溉、含盐灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤容重、团聚体结构稳定性、孔隙结构特征、地表入渗性能以及入渗水流运动非均匀特征的影响。结果表明,适度的盐分浓度、较低的灌水频率但较大的灌水定额、含盐灌溉水-清水交替灌溉均有利于提升土壤团聚体的稳定性、抑制土壤板结、改善受灌土壤的地表入渗性能、降低入渗水流运动的非均匀性。研究成果对再生水和微咸水农田灌溉制度设计具有参考价值。

再生水中阴离子表面活性剂对土壤结构与水流运动的影响

为揭示再生水回灌农田所引入的阴离子表面活性剂对土壤结构性质与水流运动特征的影响,通过室内灌水入渗试验研究了再生水中阴离子表面活性剂浓度(0、0.001、0.01和0.1倍临界胶束浓度)、灌水频率(1d1次、2d1次、3d1次)、再生水-清水交替灌溉模式(纯再生水灌溉、再生水-清水交替灌溉)条件下受灌土壤容重、非毛管孔隙比、团聚体稳定性、土壤斥水性、地表入渗性能和入渗水流运动非均匀特征的变化规律.结果表明,随着再生水中的阴离子表面活性剂浓度的增大和灌溉频率的增大,受灌土壤容重减小、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性增大、土壤斥水性增强、地表入渗能力降低、优先流运动非均匀程度增大,从而也增大了农田灌水管理难度;当再生水-清水交替灌溉中的清水淋洗频率增大时,受灌土壤容重增大、非毛管孔隙比和土壤团聚体稳定性降低,但却降低了土壤的斥水性、增大了地表入渗能力并降低了土壤优先流运动的非均匀程度,有利于节省灌水时间、提高灌水效率.

油脂对红壤结构性质与水流运动特征的影响

本文通过室内灌水入渗试验,研究了灌溉水油脂浓度(0,1.0,3.0和10.0g/L)、灌水频率(1d1次,2d1次,4d1次)和灌溉模式(纯清水灌溉,纯含油脂灌溉水灌溉,含油脂灌溉水-清水交替灌溉)对受灌土壤结构性质与水流运动特征的影响.结果显示,随灌水进入到受灌土壤中的油脂主要集中在优先流通道中快速运动,优先流湿润锋处的土壤油脂浓度较高且不受灌溉水中油脂浓度的影响,表明即便是采用较低油脂浓度的灌溉水灌溉,依然对地下水系统存在较高的污染风险;高频率、低定额的含油脂灌溉水灌溉有利于进入到受灌土壤中的油脂向深层土壤运动,使得斥水性土层厚度增大,从而导致入渗水流运动的不确定性及地下水系统的污染风险均增大;油脂对受灌土壤团聚体的再团聚作用只有在其浓度较高时才能形成,含油脂灌溉水-清水交替灌溉因降低了受灌土壤的油脂浓度反而导致土壤团聚体分散和破碎.研究成果对再生水和原污水农田灌溉制度设计具有参考价值.

岩体饱和非饱和渗流有限元分析及应用

针对裂隙高度发育的岩体 ,把裂隙岩体等效为连续介质来处理 ,建立了考虑地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数学模型。采用有限元方法作为数值模拟手段 ,编制了考虑地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流有限元计算程序。

韩桥煤矿水文地质特征及水害综合防治

分析了韩桥井田的水文地质特征:地表低洼易汇流积水;井上下强渗流通道多,矿井涌水量与大气降水关系密切。制定了的综合防治水措施,包括开挖地面排洪道防止山洪入侵、建立地面排水基地控制地表积水,井下扩大排水能力、调节分水平排水能力、蓄排结合削减涌水峰值等。该措施对类似矿井的水害防治具有一定的指导意义。

园形补给区中推求水丘高度的计算方法及其 BASIC 语言计算程序

简要介绍了园形补给区中推求水丘高度的四种方法，并对其中一种编制了ＢＡ－ＳＩＣ语言计算程序，同时应用实际试验资料来加以说明，由此建立了补给时间、影响半径与水丘高度之间的关系。