雨水泵站工程沉井下沉施工监督管控

沉井在雨污水泵站建设中有较为广泛的应用,但因沉井施工属于地下基础工程,施工现场水文、地质情况复杂,在沉井的施工中出现问题的情况较多。以昆阳雨水泵站及总管新建工程为例,通过分析雨水泵站工程沉井下沉施工过程中的难点、突发情况,查找原因,提出对策措施,并从监督角度提出相关管理建议,为相关工程施工提供参考。

结构力学在工程质量监督工作中的应用

近年来,工程质量事故频发,由施工原因引起的结构构件破坏而引发的质量事故也不在少数。工程质量监督员是工程质量把关的最后守门员,要在质量监督工作中抓住工程质量核心,尤其是结构安全和功能使用的重要实体部位。但在实际的监督工作中,由于监督员自身缺乏结构力学知识,往往抓不住监督重点。基于此,本文主要分析现状工程质量监督员存在的一些问题,以闵行区梅陇镇华泾港等中小河道整治工程(以下简称华泾港整治工程)、闵行区莘庄镇淀浦河(小涞港~沪闵路)河道完善工程(以下简称淀浦河完善工程)等工程为例,旨在提升发现和解决质量问题的能力,提高工程质量监督效率,以供参考。

考虑曲折效应的粗糙节理渗流计算新公式研究

粗糙节理的隙宽分布不均匀是引起节理渗流出现曲折现象的主要原因。针对节理试件B01和B02,在获得节理的三维表面形貌并计算节理的三维空腔组合形貌后,分别进行室内渗流试验和Reynolds方程下的节理渗流数值模拟,得到节理中的曲折流径分布,在此基础上根据节理三维空腔组合形貌定义定量描述节理渗流曲折效应的平均曲折因子。在考虑节理表面粗糙性的立方定理修正经验公式的基础上,采用分析岩石渗透系数的等效沟槽模型对粗糙节理的渗流进行分析,推导得到考虑曲折效应的节理渗流计算公式,并根据节理试件B01的数值计算结果确定渗流计算公式中的待定常数。然后采用节理试件B02的数值计算结果对渗流计算公式的准确性进行验证,计算结果表明考虑节理渗流曲折效应的渗流计算公式可以较好地反映节理中的渗流情况。在此基础上,将根据本文渗流计算公式得到的节理试件渗流结果与渗流试验实测值及速宝玉经验公式计算结果进行比较,结果表明:考虑曲折效应的节理渗流计算公式渗流结果与实测值一致,而速宝玉经验公式过高地估计了节理的渗流量,进一步验证了节理渗流计算公式的准确性。

不同接触状态下节理三维组合形貌的计算方法

当节理处于不同的接触状态时,其组合形貌也是不同的。为有效地计算节理的三维组合形貌,在获得节理上下面形貌数据的基础上,提出节理上、下表面稳定接触的判断条件和以此为依据的节理面移动接触算法,然后用VC++语言编制节理三维组合形貌计算程序,利用该程序可以方便地计算节理在不同接触状态下的三维组合形貌参数。最后,以大理岩人工张节理为研究对象,采用自行研制的TJXW–3D型便携式岩石表面形貌测量仪对节理表面进行扫描,得到节理面的形貌数据,然后对大理岩人工张节理人为地分别设定1,2,3,4,5 mm的错开位移形成节理上、下表面不同的接触状态,利用组合形貌计算程序计算不同接触状态下的节理三维组合形貌参数,分析不同接触状态对节理三维组合形貌参数的影响,为研究不同接触状态下单节理的力学和渗流特性与其组合形貌特征的关系奠定基础。

考虑接触面积影响的粗糙节理渗流分析

节理中接触面积的存在使得渗流曲折效应更加明显,将对渗流产生显著影响。为了研究节理接触面积对节理渗流的影响,建立节理渗流概念模型,推导得到了节理渗流的接触面积影响系数;然后在节理渗流计算公式中引入该影响系数,得到了考虑接触面积影响的渗流计算公式。同时,由于接触面积的存在使得渗流曲折因子的计算更为复杂,在获得节理隙宽分布的基础上提出了计算节理渗流曲折因子的五点比较法。然后以人工大理岩节理试件为研究对象,在获得其三维表面形貌的基础上,一方面对其进行不同接触状态下5级法向应力作用下的渗流试验;另一方面,在根据节理试件的三维表面形貌数据计算节理的渗流平均曲折因子和接触面积比的基础上,分别采用考虑接触面积影响的渗流计算公式和Zimmerman计算公式对节理试件在不同法向应力作用下的渗流体积流量进行计算,并将计算结果与实测值进行比较。结果表明:考虑接触面积影响的渗流计算公式计算结果与实测值吻合较好,从而验证了考虑接触面积影响的渗流计算公式的正确性,而Zimmerman计算公式高估了节理的渗流流量。

Reynolds控制方程下粗糙节理渗流空腔模型研究

在研究节理的渗流时,渗流控制方程对节理渗流分析结果具有显著影响。首先介绍了节理渗流分析中的控制方程:Navier-Stokes方程、Stokes方程、Reynolds方程和立定定理,并分析了各控制方程在节理渗流分析中的适用性。以Reynolds方程作为渗流分析控制方程,建立了粗糙节理渗流空腔模型。然后以节理试件为研究对象,在实测节理三维表面形貌并计算隙宽分布后,分别进行相同渗流边界条件下的室内渗流试验和空腔模型计算,得到节理在不同接触状态下的渗流量实测值和计算值,并分别将计算结果与立方定理下的空腔模型、将整个节理简化为光滑平行板模型的立方定理以及速宝玉经验公式的计算结果进行比较,结果表明,Reynolds方程下的节理渗流空腔模型计算结果与实测值最为吻合,可以较为准确地反映节理的渗流情况。同时,根据Reynolds方程下空腔模型得到的渗流流量分布可以呈现节理渗流的曲折现象,为从本质上研究节理渗流特性奠定了理论基础。

考虑三维形貌特征的粗糙节理渗流空腔模型研究

为研究粗糙节理中的渗流,建立节理渗流空腔模型。将节理平面离散成1 mm×1 mm的单元格,单元格节点处的隙宽值由节理三维空腔组合形貌确定,假设单元格内渗流服从立方定理,逐一对单元格进行分析,用连续性方程求解整个节理面渗流,编制MATLAB程序进行计算。用大理岩人工节理试件沿节理长度方向将同一节理上表面相对下表面分别错开1,2,3,4,5和6 mm,形成节理不同的接触状态,计算这6种情况下的节理三维空腔组合形貌,得到不同接触状态下节理的隙宽分布和平均隙宽值。将节理渗流空腔模型和立方定理在不同接触状态下的渗流计算结果与节理试件在不同接触状态下的室内试验结果进行比较。分析结果表明:节理渗流空腔模型计算结果比立方定理更接近室内渗流试验结果,但是空腔模型计算结果和试验结果还有一定的差距,并对其误差存在的原因进行分析。

基于Barton剪胀模型的粗糙节理渗流分析

为研究粗糙节理在剪切过程中的渗流规律,首先,采用Barton剪胀模型分析节理在剪切过程中的剪胀效应,计算节理在不同剪切位移下的剪胀位移,采用Brown-Scholz(B-S)理论模型分析法向应力作用下的节理闭合变形;通过初始隙宽、法向闭合变形和剪胀位移建立剪切过程中的节理隙宽与法向应力和剪切位移之间的关系,在此基础上得到剪切过程中的节理渗流计算公式;然后,在对节理试件进行渗流试验的基础上,分别采用基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式和Barton经验公式计算通过节理试件的理论渗流流量,并将预测结果与实测值进行比较,比较结果表明,基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式的预测结果与实测值较为一致,而Barton经验公式预测值与实测值偏差较大,从而验证了该公式在计算节理剪切过程中的渗流情况的正确性。