综合物探技术在引水隧洞工程超前地质预报中的应用

由于各种超前地质预报方法都存在一定的局限性,选择适宜的超前地质预报方法及地表探测方法相组合,可以提高超前地质预报的精确性与经济性。通过分析常用的超前地质预报方法及地表探测方法的优缺点,判断其适用范围,并在某引水工程实例中,根据其施工特点,洞内采用地震波法和激发极化法,洞外采用大地电磁法的长短结合、内外结合的探测方案,准确预报了掌子面前方80 m内的破碎、含水岩体及80~350 m的含水背斜构造,指导施工,有效避免了相关风险,提高了超前地质预报的精确性与经济性,可为综合探测方案的选择提供参考。

滇中引水盾构隧洞高含水率泡沫改良渣土固化机理及应用

为解决滇中引水盾构始发段隧洞高含水率泡沫改良渣土外运难题,以坍落度为评价指标,基于正交试验研究水泥、生石灰、粉煤灰和氧化镁等固化材料质量配比对盾构渣土流动性的影响规律,并分析盾构泡沫改良渣土的微观固化机理以及泡沫的变化过程,提出合适的渣土外运固化技术。试验结果表明,影响渣土固化流动性的主要因素为粉煤灰与氧化镁质量之和与水泥和生石灰质量之和之比,获得固化材料最佳质量配比为氧化镁∶粉煤灰∶水泥∶生石灰=1∶19∶24∶36;固化过程会加速泡沫破灭并生成凝胶降低渣土流动性;相较于采用纯水泥和脱水系统对现场盾构渣土进行固化处理,最佳质量配比下的固化处理方案是一种更为经济有效的方式。

滇中引水工程白云岩砂化隧洞涌水突泥处理研究

为了解滇中白云岩砂化特征,剖析其形成机理,探索滇中白云岩砂化隧洞涌水突泥的处置方法和措施,以滇中引水工程松林隧洞为例,对上述3个方面进行系统研究。研究结果表明:①滇中白云岩砂化为白云岩中可溶的方解石溶蚀流失后,不溶物石英砂颗粒填充溶蚀通道形成的砂化现象。由于进入白云岩砂化洞段前围岩条件好,导致涌水突泥具有突发性。②白云岩砂化段因结构松散易发生垮塌,在地下水的持续冲蚀下,断层带内松散的岩块发生软化和进一步垮塌形成空腔,产生集中涌水通道,形成反复涌水突泥。③白云岩砂化洞段涌水突泥处理措施包括快速抽排清淤、反压及封闭掌子面、布置超前排水孔降低空腔水压、对渣体进行灌浆形成支撑体、采用超前大管棚和小导管灌浆、利用超前探孔找出空腔位置并采用混凝土回填等方面。④超前地质预报是预防白云岩砂化洞段涌水突泥的基础,初期塌方快速封闭和反压处理是预防涌水突泥的关键。

滇中富水地质引水隧洞施工方法及技术研究

滇中引水工程中富水地质引水隧洞工程复杂地质的多样性问题,衍生出了许多因地制宜的施工技术。文章以滇中引水工程昆明段施工7标昆呈隧洞12#支洞施工为例,分析了支洞工程地质与水文地质情况,开发了抽排水施工方法,并设计了集水洞,给出了施工中的突泥、涌水处理及施工管理等问题的解决方案。文章研究的富水地质引水隧洞施工方法为我国相关隧洞施工积累了宝贵经验,可推广应用。

基于CSPI的云南省1961—2016年六大流域季节干旱差异分析

【目的】从季节尺度研究云南省六大流域中旱、重旱、特旱的差异。【方法】使用1961—2016年云南省124个气象站逐月降水等数据,建立修正泰森多边形法计算流域降水量,建立修正的标准化降水指数(CSPI,Corrected-SPI),计算干旱指数并划分干旱等级。以中旱、重旱、特旱为切入点,使用流域内的气象站季节干旱强度、站次,流域级的冬、春季干旱强度、站次,利用Mann-Kendall趋势检验进行云南省六大流域干旱差异分析。【结果】6个春旱型气象站、71个冬旱型气象站、47个强冬旱型气象站跨流域连片分布;六大流域干旱以冬旱为主,春旱次之;金沙江流域冬、春旱灾最为严峻,红河、澜沧江流域旱情次之;云南省六大流域1961—2016年冬、春旱趋缓。【结论】金沙江流域中游(昆明、楚雄大部)、红河流域中游、澜沧江下游(景洪、普洱)局地干旱应被引起重视。

引水工程超深圆形基坑施工风险分析与质量控制

结合超深基坑及圆形基坑施工特点,以滇中引水龙泉倒虹吸盾构接收井工程为例,采用半定量的LEC法对该基坑开展风险评估。首先结合圆形基坑施工难点,对地连墙施工至基坑开挖的全过程中出现的风险源进行识别,然后基于LEC法对地连墙施工、钢筋施工、起重吊装、模板工程、基坑开挖施工五个方面的风险情况进行指标化分析,从而判定工程各施工阶段的风险源分级,并制定相应的质量控制措施专项方案。通过该方法进行风险分析,可以有效确保工程的施工安全,对同类超深圆形基坑也具有一定的指导借鉴意义。

牛栏江中上段枯季径流分析及月径流模拟

为分析牛栏江中上段中长期径流特征,基于牛栏江中上段七星桥水文站1990～2016年降水、蒸发、径流实测资料,使用一元线性回归、退水系数、离散系数等分析了牛栏江枯季径流特点及趋势。结果表明,牛栏江中上段枯季径流量、降水量无明显变化趋势,但蒸发量有明显减少趋势,枯季径流量占年度径流量的比例有增加趋势,11月至次年4月,月径流量逐步大幅减少,但趋势分析表明,11月径流量有明显减少趋势,12月无明显变化趋势,1～4月径流量呈增加趋势,枯季各月径流量总体趋向于均衡。使用Pearson相关分析法识别枯季月径流预报因子,基于二次回归正交旋转设计,构建了枯季各月预报模型,模型模拟检验表明,11月径流预报模型精度为丙级,12月至次年4月径流预报模型精度为乙级。研究成果可为牛栏江—滇池补水工程枯季水资源调度提供依据。

复权马尔可夫链及其在怒江水沙预测中的应用

针对传统马尔可夫链及其改进的预测方法只能进行状态预测的局限,根据相依随机变量的特点,在以传统马尔可夫链预测方法求得各状态预测概率的基础上,进一步以状态预测概率为权重与状态平均值加权求和,实现了马尔可夫链预测方法从状态预测到数值预测的关键性改进。利用我国西南国际大河怒江干流道街坝水文站1957-2010年径流和1964-2010年悬移质输沙序列为分析期,2011-2015年径流和悬移质输沙为验证期,对所建立的复权马尔可夫链预测方法步骤进行验证表明,复权马尔可夫链预测方法具有较高的数值预测精度,能够满足随机时间序列短期数值预测的需要。

耕地利用转型突变点检测及其时空特征--以昆明市东川区为例

研究目的:识别东川区1989—2020年耕地利用转型时间节点及其时空特征。研究方法:滑动T检验、Mann-Kendall检验、Yamamoto检验、局部空间自相关。研究结果:(1)耕地利用显性转型发生于2002年,主要受劳动力转移的影响,隐性转型发生于2006年和2012年,主要受产业结构调整的影响。(2)耕地利用形态综合指数在转型前后均呈东高西低态势,与东川区地形格局基本一致。(3)显性转型后耕地数量的空间集聚特征较为稳定,种植结构空间变化明显;隐性转型后经济与生态功能指数空间集聚程度不断降低,二者朝着区域均衡化方向发展,社会功能集聚程度有所提升,其区域异质性增强。研究结论:突变检测法较好刻画了东川区耕地利用转型时间节点;村域尺度的研究进一步揭示了地形和经济发展水平对耕地利用转型产生的较大影响。

基于随机森林算法的盾构改良渣土渗透系数预测及工程应用

为解决土压平衡盾构在富水粗粒土地层掘进时,由于盾构渣土渗透性较高而引起螺旋输送机出口处易出现喷涌等风险问题,基于随机森林算法,选取渣土改良参数包括含水率、泡沫注入比、膨润土泥浆注入比以及掘进地层参数土体有效粒径、水力梯度作为模型输入参数,提出一套适用于盾构渣土渗透系数预测的模型。研究结果表明:该模型预测精度较高,渣土渗透系数预测值与实测值均位于同一数量级,且均方误差仅为2.4×10^(-9) cm/s,拟合决定系数可达0.9819。依托滇中引水龙泉倒虹吸盾构隧洞工程进行应用,对下穿盘龙江喷涌风险源进行判定,并基于该预测模型给出推荐改良参数。在采用推荐改良参数后,盾构下穿过程中渣土渗透系数满足要求,土舱压力稳定,且对上部桥梁结构影响较小,保障了盾构安全、高效掘进。

长距离输水工程弥合水锤防护措施研究

为选择合适的弥合水锤防护措施,针对长距离重力有压力流输水的特点,建立了水力暂态条件下空气阀数学模型,并采用Bentley Haestad Hammer软件对某长距离输水工程进行了弥合水锤模拟计算。计算结果表明:不设空气阀、布设复合式进排气阀与布设防水锤空气阀3种工况下瞬态升压分别为157.0,200.6 mH_2O及40.0 mH_2O,对应升压比分别为3.75,5.62及1.93;不设空气阀与布设复合式进排气阀条件下均发生了弥合水锤,最大空腔体积分别为350 L和775 L,而布设防水锤空气阀可有效避免弥合水锤;3种工况条件下只有防水锤空气阀升压最低,最大水锤升压较不设空气阀条件下降74.5%,且整体波动最为缓和。通过对3种工况条件下空气阀进排气体积及压力变化情况进行比较分析,可知工况2与工况3空气阀组进排气量差值为2 198～5 558 L,最小压力相差-0.05～0.01 MPa,最大压力相差0.38～0.89 MPa;工况2空气阀在管线末端检修阀关阀过程中发生了剧烈的进排气体积变化,叠加了关阀水锤,而工况3空气阀在整个计算过程中进排气体积变化较为缓和,气体体积流量及水压峰值得到了有效控制,可以认为防水锤型空气阀是弥合水锤的有效防护措施。

引水隧洞回填灌浆和固结灌浆施工工艺

通过引用水电站建设的实例,详细阐述了引水隧洞回填灌浆和固结灌浆施工工艺,旨在对类似项目工程技术起到一定参考作用。

Phase2在导流隧洞初期支护数值分析中的应用

不同地质条件下,导流隧洞开挖后的初期支护对减少围岩受施工扰动产生的应力释放,限制围岩变形,确保洞内施工安全有重要意义,采用Phase2模拟了导流隧洞开挖及初期次支护过程,分析了不同地质条件下(Ⅲ、Ⅳ、V类围岩)的围岩应力及隧洞初期支护结构的稳定性,可为验证设计的初期支护措施提供依据。

土岩组合浅埋隧洞侧穿老旧房屋施工风险控制技术

在城镇地区采用浅埋暗挖法进行的地下隧洞施工中,富水软弱地层及复杂周边环境对施工形成较大安全隐患。为控制施工风险,以滇中引水工程龙泉隧洞出口段土岩组合浅埋隧洞施工实践为例,以改造地质条件为前提,以强支护、密监测为原则,以控制地表沉降为重点,以格栅(或其他钢结构)和喷锚作为初期支护的手段,并采用预加固、大管棚、小导管超前注浆等措施。结果表明:各项措施合理可行,确保了复杂地层浅埋条件下隧洞的施工安全,可为引水隧洞施工提供参考。

香溪河流域非点源总氮总磷负荷估算

以三峡库区香溪河流域为研究区,利用现场观测实验及查阅文献等方法确定不同污染源负荷模型输出系数,估算得出香溪河小流域土地利用、畜牧养殖及居民生活三种污染源负荷。结果表明,林地和旱地是土地利用污染源负荷中贡献率最大的,香溪河小流域总氮负荷量(TN)由高到低依次为畜牧养殖污染 】土地利用污染 】居民生活污染,而总磷负荷量(TP)由高到低依次为土地利用污染 】畜牧养殖污染 】居民生活污染。因此,选择合理的农田管理措施,有效控制林地、旱地施肥量及畜牧养殖污水排放,是防控三峡库区香溪河流域非点源污染的关键。

超深圆形基坑顺-逆结合施工优化及变形性状分析

结合滇中引水盾构接收井77.3m超深圆形基坑工程案例,通过数值模拟与现场实测相结合的方法,对超深圆形基坑施工方案进行优化。研究结果表明:在基坑开挖过程中,圆形地连墙变形很小,最大变形仅为3.39mm,且剪力弯矩均较小,表明圆形基坑施工安全性较高,可考虑采用顺作法施工代替逆作法施工;岩土交界处地连墙变形较大,且应力集中更容易发生塑性破坏,在开挖方案拟定时要偏安全考虑;对于类似小直径圆形基坑,其围护结构已具有足够支撑强度,改变开挖方式对基坑变形影响有限,建议采用“顺逆结合”的开挖方式,在上部采用顺作法,在下部采用逆作法,兼顾施工安全性的同时提高施工便利性。

2007-2018年文山州耕地压力的变化特征

【目的】探明2007-2018年文山州人口及耕地面积的变化特征,分析区域耕地压力的变化及其主要影响因子,为文山州粮食安全水平保障及耕地的恢复与保护提供理论基础。【方法】采用2007-2018年文山州耕地面积、粮食播种面积、农作物播种总面积等数据,基于最小耕地面积法构建耕地压力指数计算模型,测算2007-2018年文山州耕地压力变化,运用灰色预测法预测2021-2025年文山州耕地压力变化。【结果】2007-2018年文山州总人口呈缓慢上升趋势,年均增长2.23万人;文山州耕地面积呈波动式上升趋势,至2018年止共计增加2393.89hm2;粮食播种面积占作物播种面积的比例呈下降趋势;粮食产量和人均粮食占有量呈持续上升趋势;人均实际耕地面积除2008年较2007年略有上升外,2009-2018年文山州人均实际耕地面积呈持续下降趋势;人均最小耕地面积除2007—2010年略呈上升趋势外,2011—2018年呈下降趋势;2007-2018年文山州耕地压力指数呈下降趋势,全州各县之间耕地压力指数的空间异质性呈下降趋势,但耕地压力指数均大于1,区内耕地压力明显;经预测,2021-2025年文山州耕地压力持续呈下降趋势,但耕地压力指数仍大于1,未来5年耕地压力仍较明显;粮食单产是影响文山州耕地压力的主要要素,同时文山州还面临非粮作物扩张导致的农地利用竞争的威胁。【结论】2007-2018年文山州耕地压力指数呈下降趋势,全州各县之间耕地压力指数的区域差异逐渐减小,但历年耕地压力指数均大于1,耕地压力指数偏大,区域面临实际人均耕地不足的威胁。

输水隧洞衬砌结构数值分析

衬砌设计作为隧洞设计中的重要环节,对保护隧洞长期稳定有重要作用,在初步拟定衬砌尺寸的基础上,通过理正软件对Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类围岩洞段典型断面的衬砌进行受力特性和配筋面积计算,并与Phase2的计算结果进行对比,理正计算得到的截面内侧和外侧所需配筋面积均比Phase2计算得到的截面所需总配筋面积小。

基于模糊算法的光伏最大功率点追踪研究

针对光伏电池的输出功率随照明、温度和负载等因素而变化,本文对最大功率点跟踪控制方法展开研究,以确保光伏电池的高效输出。将MPPT结合模糊控制算法,以提高光伏电池稳定输出的能力。MATLAB仿真结果表明,本文所提出的控制算法具有良好的静态和动态跟踪效果。

基于改进P&O的最大功率点追踪算法

针对传统的光伏发电最大功率点追踪算法存在跟踪精度低和响应速度低等问题,本文提出基于改进P&O的最大功率点追踪。该控制策略是在P&O的基础上进行改进,引入自适应变步长因子,进而自适应的调节光伏输出最大功率点的大小,以达到准确追踪最大功率点的目的,从而提高了最大功率点追踪算法的动态性能。仿真结果表明本文所提控制策略能够快速准确追踪最大功率点。