柴达木盆地地下水位上升灾害防治对策

从地下水补径排条件变化入手,分析了格尔木和德令哈水位上升灾害的控制因素。研究结果显示:在灾害年,河川径流量显著增大、平原区降水量有所增加、农田灌溉用水量未有明显变化,同时地下水的径流及排泄条件基本未变;据此综合推断河川径流量的显著增大是地下水位上升成灾的主导因素。进一步分析揭示:致灾根源是青藏高原气候变化带来的河源区降水量剧烈增加。基于变害为利理念,结合当地水资源需求和山前平原区第四系松散含水层系统的蓄水条件和现有水利设施状况,提出了通过构建渠系疏导、地下水库调蓄与水源地截流开采三位一体的水源调控系统,来彻底消除地下水位上升灾害的对策及具体实施措施。

巴音河冲洪积扇前缘地下水位上升灾害特征及影响因素

针对柴达木盆地巴音河冲洪积扇前缘地下水位上升,严重影响到该地区百姓日常生活及生命安全的问题,开展了水资源利用现状调查、水文地质补充钻探、水文物探及水土样测试等勘察工作,阐明了研究区地下水位上升的灾害特征,并从水文气象、地形地貌特征、水文地质条件和人类活动等方面,采用层次分析法计算导致地下水上升灾害的各影响因素权重。结果表明,研究区径流量、降水量、引水灌溉和地下水动力条件是地下水位上升的主要因素,4者权重之和为0.7642。

南水北调背景下地下水位上升对地面沉降控制与影响——以北京潮白河地下水系统为例

【研究目的】从20世纪80年代开始,北京市地下水过量开采,引起了严重的地面沉降。2014年南水进京后,北京市开展了大规模的自备井置换、地下水禁限采、生态补水,区域地下水位显著回升,地面沉降发展缓减,甚至在部分地区“回弹”。地下水位回升条件下与地面沉降响应是一个复杂的过程。开展相关研究对北京市的地面沉降防控意义重大,也可为全国地面沉降防控提供借鉴。【研究方法】本文以潮白河流域平原区为例,综合利用合成孔径雷达干涉测量技术、分层标和地下水分层监测技术,对区域地面沉降与地下水进行立体监测,探明了“地面沉降”对地下水位上升过程的响应特征。【研究结果】(1)潮白河地下水回补后第一、第二承压含水层单井最大水位回升分别为25.49 m和25.67 m;(2)2015—2020年区域最大回弹速率、回弹范围与地下水上升区等水位线基本吻合;(3)潮白河冲积扇中上游地区不同岩性土层在地下水回升模式下,土体压缩持续减缓或回弹,下游地区未受到地下水补给,水位持续下降,土体形变持续压缩。【结论】潮白河生态补水使地下水位上升,有效控制了地面沉降快速发展趋势。

降雨和河流水位上升作用下沿河路基边坡稳定性研究

由于山区气候多雨,强降雨和河流水位快速上升等现象时常发生,在复杂多变的降雨及河流水位作用下路基边坡极易发生失稳破坏。为了掌握降雨和河流水位上升对边坡稳定性的作用机理,确保沿河公路的安全运营,采用Midas-GTS/NX有限元分析软件建模,针对3种不同降雨工况和2种坡前水位上升速率进行边坡稳定性分析,并根据稳定性研究结果,提出坡面防渗措施。结果表明:1)降雨强度、坡前河流水位上升速率与边坡的稳定性呈负相关;2)在坡面铺设防水层可有效减少雨水渗入,提高边坡的安全系数及稳定性。

地下水水位上升对隧道结构工程的影响研究——以北京某地铁地下线路为例

随着我国经济的迅速发展,使得城市轨道交通在城市中的地位越来越突出。地铁的开通,能有效解决交通拥堵、空气污染、土地资源短缺等问题。在地铁发展中,由于城市建设所带来的环境状况的变化,无论是新建还是现有的地铁,都会因地下水位的变动而受到影响。文章通过一个地铁工程实例,运用渗透模块模型,对地下水位升高对隧道结构的影响进行了简单的探讨。

地下水水位上升对地铁隧道结构的影响分析

在分析北京地区地下水水位上升情况的基础上,采用FLAC数值模拟方法,以拱顶埋深6 m、直径10 m的地铁隧道为例,研究地下水水位逐步回升情况下,隧道结构在位移、变形、内力(弯矩和轴力)、塑性区等方面的变化趋势和分布规律。分析结果表明,在地下水水位明显回升的情况下,隧道发生整体上浮、结构整体破坏的可能性不大,但会使隧道结构的内力(弯矩和轴力)发生变化,并且产生变形,会对地铁结构产生一定的影响。这些变化甚至有可能引起结构的开裂、渗水以及由此带来的一系列问题。因此在进行地铁、地下结构的规划、设计和施工过程中应对地下水的变化给予重视。

东京地下水位上升对地下工程的危害警示

地下工程的修建,其支挡结构和止水帷幕会人为地改变地下水的环境地质条件。地下水位的变化又不可避免地危害地下工程的施工和运营状况。国内普遍重视施工期的地下水位的控制问题,而对地下水位上升的影响则罕有研究。日本东京建具有世界上最复杂的地下工程系统,地下水位在1970年前后发生了质的变化,中心区地下水位平均上升了15 m,最大上升了60 m。综合分析了地下水位上升对既有地下工程产生的一系列危害:漏水、上浮、腐蚀等问题,威胁工程运营安全,缩短工程使用寿命。地下水位上升对地下工程的危害巨大,影响深远,且消弭难度极大;应重视未来地下水位的预测及其应对措施。这对于我国沿海城市、内陆盆地、华北地区的地下空间开发利用具有重要的借鉴意义。

地下水位上升对上海软土场地地震反应的影响

根据工程地质勘探和室内外试验建立上海软土场地计算模型,采用Biot动力固结理论,结合弹塑性边界面模型,研究三向地震作用下地下水位上升对场地土层地震反应的影响。利用具有水平和垂直三向完整加速度记录的Taft波构造基岩输入地震动时程曲线,分析三向地震作用下地下水位上升对土层竖向和水平加速度放大效应、竖向与水平加速度峰值比、地表加速度和反应谱特征以及沿土层深度最大孔隙水压力和孔压比的影响。计算分析表明:地下水位上升对水平向和竖向峰值加速度的放大效应影响差异显著,同时对地表加速度及其反应谱特征具有重要影响。地下水位的上升,地表水平峰值加速度放大效应增大,竖向峰值加速度放大效应减小;竖向与水平向加速度峰值比减小;土层高频滤波作用增强,长周期成分放大效应增大;近地表液化土层范围增大,加剧砂土液化危害性。

地下水位上升条件下磷石膏改良剂对土壤盐分迁移的影响

采用室内土柱法,模拟研究了地下水位上升条件下不同用量磷石膏改良剂对4个地区(金昌、靖远、瓜州、新疆)盐渍化土壤盐分离子向上迁移的影响。结果表明:在地下水位上升条件下,不同用量磷石膏改良剂对4个地区盐渍化土壤盐分离子迁移的影响不同,对硫酸盐-氯化物壤土和氯化物-硫酸盐砂质壤土,施用不同用量的磷石膏改良剂可以显著影响水溶性Na+的向上迁移;对硫酸盐-氯化物壤土,施用改良剂6 000,12 000kg/hm2,对土壤中水溶性Ca2+和SO2-4的向上迁移有显著影响;对氯化物粘壤土,施用不同用量的磷石膏改良剂可显著影响盐分、水溶性Na+和SO2-4的向上迁移。

黑河中游盆地甘州区地下水位上升驱动因素及对策研究

对黑河中游盆地甘州区水位动态分析表明:2002年以前水位总体呈下降趋势,年内变幅逐渐增大;2002年以后水位明显上升,年内变幅逐渐减小;水位上升在时空上表现出由干流附近向两旁、由城区靠近干流上游地区向周边地区逐渐推进的变化特征。对驱动因素分析表明,上游山区降水量增加是地下水位上升的主要驱动因素,黑河调水工程、城区建设等人类活动对水位上升也有一定贡献。最后结合甘州区实际情况,就如何防治地下水位上升造成灾害,提出对策措施。

库水位上升条件下边坡渗流场模拟

库水位的上升将导致边坡体内渗流场的变化,进而引起边坡的失稳破坏。边坡体内的渗流场是饱和渗流与非饱和渗流共同作用的结果,通过对库水位上升过程中坡体内地下水位线的位置变化及相应的渗流场参数的计算表明:由于上部松散堆积体与基岩渗透系数的差异,基岩内地下水位线的抬升速度明显滞后于上部松散堆积体;体积含水量、压力水头、流速和水力梯度等渗流参量在基岩中的变化幅度较小,而在上部松散堆积体中的变化幅度则相对较大。这说明库水位上升对上部松散堆积体的影响相对来说还是比较明显的。

三峡水库水位上升对香溪河流域典型滑坡的影响分析

在三峡水库蓄水后，香溪河流域众多滑坡出现变形失稳现象。白家堡滑坡、耿家坪滑坡、白马滩滑坡在蓄水后的变形特征各不相同。对库水位上升后3个滑坡的变形特征及其渗透性进行了比较研究，表明影响滑坡响应时间的主要因素是滑体的渗透性。以白家堡滑坡为例，利用摩根斯坦一普赖斯法，对不同c、ф值，进行75～175m水位线的稳定性系数演算，发现各c、ф值不同水位线下稳定性系数曲线的变化规律有2种类型，即下降-平直型和下降-上升型，这种变化规律与浸水部位密切相关。

库水位上升条件下浮托减重型滑坡离心模型试验

为研究三峡库区浮托减重型滑坡复活变形特征,以木鱼包滑坡为原型,概化设计了大尺寸离心模型试验.运用高速相机、孔压和土压力传感器,获取了滑坡变形演化的高清影像、孔压和土压等数据,分析了库水作用下该类滑坡的变形特征和机理.研究结果表明:在库水位上升过程中,滑坡发生了两次明显变形.第一次变形时,中后部首先产生拉张裂缝,随后前部出现压应力集中和隆起现象,为典型推移式滑动.两次变形均经历了从初始变形到加速变形最后减速并停止的过程,累计位移呈典型的“阶跃状”特征.结合孔压和土压数据分析,滑坡变形主要受库水入渗产生的浮托力影响.滑体材料固结压密和衰减蠕变,以及下滑后势能损失是滑坡变形逐渐停止的主要原因.

鄂尔多斯乌海地下水水位上升原因分析

鄂尔多斯盆地西北部最干旱的乌海地区地下水水位近几年来持续上升,地下水溢出地表形成了一些水泡子,部分居民房屋地基遭受到渗水的浸泡。分析乌海地区渗水、地下水、地表水、降水中的同位素与水化学成分,结合水量平衡分析与地质构造特点,对乌海地下水水位上升的原因进行深入研究。结果表明:乌海地区降水与地下水的δ18O-δD关系点分布没有落在同一条蒸发线上,当地降水对乌海地区的地下水没有补给;乌海地区南北向断裂带上地下水的δ18O与δD值比东西向断裂带上的富集,溶解总固体(TDS)小于1 g/L,与乌海地区的涌水一致,由此推测乌海地下水水位上升主要是因为南北向断裂带涌水所致;鄂尔多斯地区地下水的3He/4He与3H分析结果表明,岩石圈中的高导低速层可能是深循环地下水的导水构造。

典型岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定系数变化特征

水库蓄水运行后,其岸坡水文地质条件较蓄水前发生较大的变化,对岸坡的稳定性造成不利影响,甚至可能引起岸坡失稳。在水库蓄水运行过程发生失稳的岩质滑坡中,岩质顺层岸坡的失稳破坏最为典型,例如意大利瓦依昂水库滑坡、我国湖南柘溪水库的塘岩光滑坡和三峡水库的千将坪滑坡。为了深入研究库水淹没深度对岩质顺层岸坡稳定性的影响,选取典型易滑岩质顺层岸坡为研究对象,建立岩质顺层岸坡概化模型,采用数学和力学理论推导方法,建立概化的岩质顺层岸坡稳定系数与库水淹没岸坡深度之间的数理关系。以千将坪岸坡为例,计算分析了该岸坡的稳定系数在库水位上升过程中的变化。结果表明,该岸坡稳定性系数随着库水淹没岸坡深度的增加而逐渐降低。该研究成果可为其他类似的岩质顺层岸坡在库水位上升过程中的稳定性评价提供参考。

地下水位上升对黄土地基的影响

湿陷性黄土受地下水位上升的影响,在上部荷载压力下,土体结构迅速破坏,湿陷性消失,土的工程力学性质明显减弱,并产生显著的附加下沉。通过长时间地跟踪观测地下水位及采取原状黄土试样进行试验分析,以西安市南郊某工程为实例,分析研究了地下水位上升对地基土相关物理力学指标的影响。通过实例分析,对黄土的性质有了进一步认识,为以后相似场地建筑地基处理方案的确定提供了科学依据。

库水位上升对茨哈峡4#倾倒体的稳定性研究

库水位上升产生的浮力作用,将改变原来的水-边坡作用环境,不利于库区边坡稳定.结合茨哈峡4#倾倒体现场踏勘调研情况,根据倾倒体的环境地质条件,探讨了该库岸倾倒体的成因机制和演化过程.利用数值模拟方法,采用FLAC3D有限差分软件建立三维模型,运用强度折减理论对该库岸倾倒边坡的稳定性进行了计算分析,将边坡关键点处的位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据.结果表明:倾倒体的稳定性受库水位上升的影响较为明显;倾倒体在天然状况下是稳定的,此时倾倒体的稳定系数为1.78;随着库水位的上升,倾倒体安全系数逐渐降低,当库水位上升至2 990 m(水位355 m)时,倾倒体的稳定系数为最小,其值为1.12,小于边坡设计安全系数.为了确保安全,建议对该倾倒体采取监控措施.

库水位上升对古滑坡稳定性的影响

以九甸峡库区坎前古滑坡为例,研究水库蓄水初期对古滑坡稳定性的影响。采用GPS对该边坡进行高精度、连续性的位移监测,结合滑坡具体的工程地质条件,对其变形特征进行分析,并且采用Geo-slope计算不同蓄水速率条件下的库岸边坡的安全系数。结果表明,蓄水初期库岸边坡整体较为稳定,蓄水速率越大对其稳定性越不利,库水上升速率超过0.5 m/d时将会发生局部失稳;滑体中部变形较大,变形速率具有逐渐变小的趋势;变形破坏模式为中后部分块、分级推移前缘的蠕变破坏特征。蓄水初期古滑坡整体较为稳定,库水位快速上升时将会出现局部失稳;采用Geo-slope分析滑坡稳定性变化规律,与采用GPS监测数据分析的规律相符,验证了监测数据的可靠性。

水位上升对库区水泥混凝土道路路基使用性能的影响分析

水位上升会导致库区水泥混凝土道路路基使用性能发生劣化,其劣化程度可由路基回弹模量的降低来表征。因此,以某库区水泥混凝土道路路基为研究对象,运用ABAQUS对库区周边道路影响情况进行分析,建立了相应的模型对不同回弹模量的路基在不同荷载作用下引起的位移沉降进行模拟,并探究了路基应力分布规律。分析结果表明:静载作用对路基影响深度为3. 5 m,且水位上升,会导致回弹模量衰减会降低路基工作性能,在车辆荷载作用下会产生较大的路基变形,容易产生路面病害。

库水位上升对框架码头桩基弯矩影响试验研究

库水位上升对土体物理力学特性产生的巨大影响,势必影响到框架码头桩基的受力分布,为了探究洪水期库水位上升时框架码头桩基弯矩沿桩长的变化规律,以取自三峡库区的砂泥岩混合填料为主要试验土料,试验设置了5个水位等级模拟库水位上升,测定了桩身的弯矩,并分析其随水位上升的变化规律及产生机理。结果表明,库水位上升引起桩基的弯矩值随着水位的上升而明显增加,呈反"S"型分布,引起桩基弯矩变化的主要原因有:渗透压力和静水压力、侧向土压力以及桩侧摩阻力;理论值与试验值在桩入土深度较小时吻合较好,但在越靠近嵌岩位置越因未考虑桩侧摩阻力引起的弯矩而出现较大的偏差。