西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测研究进展

我国西南山区大型水电工程大量建设于金沙江、澜沧江、雅砻江流域,但是这些流域复杂的地层、岩性、构造、水文等地质条件导致水电工程库岸滑坡灾害分布广泛,多发频发。合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术凭借其覆盖范围广、监测精度高、不受云雾遮挡等特点为水电工程库岸滑坡早期识别与监测带来了新的机遇,在近年来得到水电工程建设及库岸地质灾害防治相关领域的极大重视。基于此,对西南山区大型水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测的应用概况进行了梳理,从研究时间、研究内容、研究对象等多角度进行了分析;对水电工程库岸滑坡InSAR早期识别与监测技术的研究现状、研究热点进行了归纳与总结,揭示了以白鹤滩水电站为里程碑,水电工程库岸滑坡早期识别与监测目前已开始进入InSAR技术应用与研究的爆发阶段;最后,探讨了水电工程全生命周期(蓄水前阶段、蓄水阶段、蓄水后阶段)对InSAR技术的不同应用需求与算法适用性。随着SAR数据质量提升与算法进步,InSAR技术必将常规化地参与到水电工程全生命周期库岸滑坡的识别与监测工作中,为水电工程库岸滑坡的早期识别、监测预警、触发机理研究及灾害防治等提供重要支撑,提升我国水电工程库岸滑坡地质灾害防治能力。

黄海海域风电工程软弱海床强度CPTU原位解译方法

孔压静力触探试验(CPTU)是目前中国海上风电场工程勘察中应用最多的原位测试方法之一,其缺点在于土体参数无法直接获取,需要通过解译获得,而不同地区的解译参数存在场地特异性。该文依托黄海海域江苏某海上风电工程,开展室内三轴UU、固结快剪、三轴CU试验和原位CPTU,得到江苏海域的黏性土强度随深度的关系,可用于江苏海域黏性土强度的快速评估。基于修正剑桥模型和三轴CU试验得到江苏海域黏性土强度的理论计算公式。基于固结快剪和三轴试验结果得到江苏海域不同黏性土层强度的CPTU解译参数Nkt值的范围分别为11.93~19.99和8.45~16.68,建议采用固结快剪标定得到的Nkt总平均值14.44作为黏性土最优强度(中值)的解译参数。最终建立CPTU孔压比Bq和Nkt的关系,采用建立的Nkt与Bq的关系可较好解译黄海海域黏性土的不排水抗剪强度su,通过标定建立Nkt-Bq关系的方法也可应用于其他海洋岩土工程项目中。

地下水对工程建设的不利影响及防治措施

地下水是水资源的重要组成部分,也是农业灌溉、工矿企业和城市建设的重要水源之一。生产、生活与工程建设使得地下水发生变化,一定条件下,也会引起沼泽化、盐渍化、滑坡等不利自然现象,在工程建设中还会产生地面沉降、地面塌陷、流砂、管涌、浮托作用、基坑突涌以及对钢筋混凝土的腐蚀作用等现象,因此,了解和掌握地下水的不利影响对工程建设有着重大的意义,对地下水作用处理得当甚至决定了工程建设能否成功。

星载SAR干涉技术软基工程沉降监测与建模分析

软土地基处理过程中会导致地面沉降,在处理完成之后由于荷载变化及时间推移还可能进一步导致地面沉降,因此对地基的监测至关重要。传统监测方法费时费力,干涉合成孔径雷达(InSAR)技术则可以提供精确和空间密集的形变信息。以台州东部某软基工程为例,使用Sentinel-1A升轨SAR影像确定时空变形,并获取当地实测数据,建立形变模型,分析及预测研究区域的形变规律。结果表明,该区域都发生了不同程度的形变,防波堤内测沉降最大,雷达视线向最大变形量达到300mm以上。将模型的预测结果与InSAR方法处理结果进行对比,得到RMSE为9mm/yr,相关系数为0.99,说明InSAR方法在软基工程形变监测及预测分析中可以达到厘米级的精度。

固化和固结耦合作用下淤泥强度及浸出特性

板框压滤脱水已成为处理河湖清淤淤泥的常用手段.淤泥在进行板框压滤之前往往加入固化材料进行调理,因此,受到固化和固结的耦合作用.为了研究固化和固结耦合作用对淤泥力学性质和污染物浸出特性的影响,对添加水泥的淤泥进行固结试验,并分别从含水率、无侧限抗压强度和浸出浓度的角度与仅固化和仅固结的淤泥进行对比.试验结果发现,在固化和固结耦合作用下,淤泥含水率可降至60%以下,比仅固化和仅固结淤泥分别降低约22%和4%;固结作用加速了淤泥固化过程中的水化反应,淤泥的无侧限抗压强度在养护初期迅速增加,比仅固化淤泥提高30%~150%;固化和固结耦合作用对重金属镍和铬浸出浓度的影响最为显著,其浸出浓度比仅固化和仅固结淤泥可分别降低60%以上和90%以上.

基于CFD方法的FPSO的波浪荷载和运动响应研究

针对浮式生产储油船(Floating production storage and offloading, FPSO)在深水作业时面临的恶劣海况问题,为保证其服役期间的安全性及作业效率,需要准确计算非线性波浪荷载和运动响应。本文应用基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的软件STAR-CCM+建立了针对实尺度FPSO模型的数值水池,基于Richardson外推法,针对时间步长和网格尺寸,分析了二者的收敛性和数值不确定度。使用该数值水池模拟了不同波浪工况作用下FPSO的运动响应,计算其受到的二阶波浪力,并与势流结果进行对比。结果发现,随着波陡增大,平均波浪力的CFD结果逐渐大于势流结果,且呈现差异化增大。而波陡大于1/15时,纵摇的CFD结果明显大于势流结果。说明大波陡条件下,黏性效应对平均波浪力和纵摇影响明显,为恶劣海况下预报及修正FPSO的二阶波浪力和运动提供了参考。

南水北调中线工程郭村矿采空区段稳定性研究

南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地,采空区上覆岩体为典型的"三带型"(冒落带、断裂带和弯曲带)。通过布设高精度监测网,研究了施工前后采空区地表变形特征,监测结果表明,施工前,采空区地表移动已基本结束,处于稳定状态;施工期间,注浆造成应力重新分布,注浆区域内地表变形有明显振荡,而对注浆区域外的地表影响不大;施工结束后,地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件,分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明,随着渗漏的严重,竖向位移和影响深度增大,但是增幅减小,最大值可达5.5 cm;影响宽度区域沿着渠道对称分布,均匀增大;水平位移逐步增大,且增幅增大,但最大值为7 mm,影响较小;采空区灌浆加固使应力重新分布,仅在采空区两端产生应力集中,渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小,对采空区稳定性影响不显著。

考虑颗粒形貌的干砂热传导特性研究

为揭示颗粒形貌对干砂热导率的影响规律,通过砂颗粒形貌测量和室内热探针试验,研究不同天然河砂的二维颗粒形貌统计分布特征以及颗粒形貌特征参数与热导率的相关关系,同时从细观尺度探讨砂颗粒接触传热的内在机制。结果表明:天然河砂颗粒圆度和球度值的统计分布具有正态分布特征,期望值可作为定量表征颗粒形貌的参数;干砂热导率随孔隙率增加而减小,在半对数坐标中两者具有良好的线性关系,直线斜率与“平均形貌因子”Am呈线性减小关系;相同孔隙率下,浑圆颗粒的干砂热导率值较大,不同干砂间热导率值的差异随孔隙率的增加而逐渐减小;提出的热导率计算新模型综合考虑了颗粒形貌和矿物组分的影响,相比于传统Côté和Konrad模型,具有更好的适用性和先进性;颗粒形貌对干燥状态下无黏性土热传导特性的作用受多因素综合影响,与应力环境、颗粒刚度等密切相关。

杭州地铁盾构隧道的地层组合结构及主要岩土工程问题

杭州地铁隧道采用土压平衡盾构法施工,沿线地质条件变化较大,潜在的岩土工程问题也各具特色。通过对杭州地铁隧道勘察资料的分析,结合盾构施工工艺,按横断面的地层组合将盾构隧道归纳为14类,涵盖了杭州地铁隧道可能穿越的所有地层组合类型。针对各地层组合结构,对盾构隧道在施工期和运营期可能遇到的主要岩土工程问题进行了分析。通过分类能够对杭州地铁盾构隧道的地质条件和岩土工程问题有系统性的认识,而且这些地层组合结构类型还可作为今后杭州地铁工程地质信息化工作中数字化建模的基础。

基于LightGBM算法的海洋土压缩参数预测模型

近年来海洋工程项目不断增多,海洋岩土参数的确定对于保证工程安全性、提高经济效益有重要意义。目前主要通过室内与原位试验对土体参数进行研究,存在着成本高、效率低的问题。以某海上风电场项目勘察中所获取的海洋土压缩系数av和压缩模量Es为研究对象,选取样底深度、含水率、湿密度、土粒相对密度和液塑限等为基本变量,利用机器学习算法研究各类参数的相互关系和规律。构建一种基于LightGBM(Light gradient boosting machine)算法的土体压缩参数预测模型,通过k折交叉验证方法及贝叶斯优化改善预测性能。研究结果表明:笔者模型能够有效预测土体压缩参数,k折交叉验证方法及贝叶斯超参数优化能够提高预测准确度。此外,分析了k折次数、人工特征、数据集大小、预测量与输入特征相关性等因素对模型准确性的影响。

白鹤滩水电站层间错动带工程地质特性

白鹤滩水电站层间错动带结构松散、水理性质不良、力学性质差且延展范围广,是地下空间围岩体中的弱结构面,控制围岩体的变形破坏。在大量地质勘探及室内试验研究资料基础上,将白鹤滩工程区的层间错动带划分为节理带、劈理带和泥化带,有利于其力学特性的研究;在分类的基础之上,研究了C2、C4层间错动带中不同带区的形成模式、宏微观结构特征、矿物成分、水理性质以及剪切力学特性等主要工程地质问题,认为白鹤滩层间错动带主要是构造成因,不同带区在黏土矿物含量、微观结构以及水理性质等方面差异明显,错动带的剪切位移曲线整体呈理想弹塑性特征;分析了施工期层间错动带的地质特性对工程岩体的影响,含层间错动带围岩体主要存在3种破坏形式:块体塌落、剪切滑移与渗透破坏。

水电工程施工图阶段地质三维建模及分析

水电工程施工图阶段地质工作点多、面广且地质信息量庞大,开展地质三维建模工作,有利于高质量完成施工期地质资料的收集和分析,为下一步采取工程处理措施提供可用依据。锦屏二级水电站是首个应用该系统开展施工图阶段地质三维建模的工程,建模过程中遇到组织管理、地质建模技术、软件应用及跨部门合作等方面问题,重点介绍其组织管理、地质建模技术两方面问题及其解决措施。在完成地质三维模型并开展相关地质分析、复核主要工程地质问题的同时,切实推进了地质三维系统(GeoStation)的功能开发和完善。

滑坡综合治理措施与效果——以浙江省建德市叶家路滑坡为例

滑坡是当今世界上不可避免的一种地质灾害形式,严重地威胁着人民的生命财产安全。采用综合治理措施不仅可解决边坡稳定性问题,而且可以使边坡的生态环境得到有效恢复。以浙江省建德市叶家路滑坡边坡为研究对象,探讨采用机械削坡、锚杆加固、喷混植生、人工种植等综合治理措施的效果。结果表明,综合治理措施可在短期内使边坡具备稳定性,治理效果显著。研究结果可为同类地区滑坡边坡治理提供技术参考。

东非某大型水电工程地下洞室群稳定性研究

以东非某大型水电站为研究对象,建立地下洞室群的三维数值模型,基于Hoek-Brown破坏准则确定岩体力学参数,采用等效方法模拟系统支护效果,模拟洞室群七层开挖及支护的全过程,分析、对比围岩的变形、二次应力及塑性区等力学响应和整体稳定性。计算表明,Hoek-Brown准则是实用及可靠的;开挖后洞室变形、应力松弛、塑性区深度等均不显著,洞室整体稳定性良好,局部交叉部位需加强支护;采取系统支护后,上述力学响应均明显减弱,表明了支护的有效性;分析结果为后续的设计及施工提供重要依据。

金沙江白鹤滩水电站旱谷地料场岩溶发育特征及工程效应

巧家县旱谷地石灰石料场岩溶总体不发育,但开挖揭示有较大岩溶管道,查明岩溶发育的规律对料场下一步开采布局具有现实意义。通过对料场及其周边的实地调查、钻孔揭露及物探,对地下岩溶以及地表岩溶分布特征及位置进行统计,结合构造、岩性、水文及地貌等地质特征对岩溶发育机理进行分析讨论,认为特殊水文条件下可以在岩溶发育较差地区发育岩溶异常带"。主要结论如下:①巧家旱谷地斜坡由于地表支沟发育,地表水无法聚集,地表岩溶不发育。②料场上方缓坡平台后缘有一断层泉,流量约1. 8 L/s,泉水出露后又在该平台渗入地下,使得料场区地下岩溶较地表发育;旱谷地平台后缘保存有菩萨洞和蝙蝠洞,为当时溶洞的出口。③地下岩溶通道首先在普家村平台断层泉渗入地下,沿中梁子沟发育切层陡倾坡外的"垂直"管道,直径约12 m,在1 400 m高程,顺层发育水平管道(层控),并在大弯子沟右岸菩萨洞及蝙蝠洞岩溶水排出地表;随着旱谷地台面的抬升,现今岩溶管道仍然以垂直管道向金沙江谷底方向排泄,出口在巧家县城龙潭一带。④由于管道及其附近塌陷及溶洞角砾、次生泥充填,危岩垮塌严重,不能满足石料质量要求,料场区有用料储量减少10%~15%。

杭州地铁1号线地质条件及主要岩土工程问题

杭州市工程地质和水文地质条件较为复杂，属松软地基。杭州地铁1号线南端湘湖站存在高含水量的淤泥、淤泥质土，钱塘江两岸广泛分布厚度20m左右的粉土和砂性土地基土，萧山和下沙地区深度23～28m处存在地下沼气。目前杭州地铁1号线有8个车站基本竣工，其余各工点均进入了施工高峰期，由于个别施工和设计单位对杭州市的地质条件认识不足，个别工点出现了一些险情。在此简要介绍杭州地铁1号线工程地质和水文地质条件，列举了一些地下车站和盾构施工中遇到的岩土工程问题及相应的施工对策。

水压致裂法地应力测试在水电工程中的应用

阐述了水压致裂地应力测试方法在水电工程中应用状况。为了获得科学、客观的测试记录,进一步综合分析水压致裂法测试成果,结合众多工程实例图形,有针对性地分析了水压致裂法地应力测试过程中岩体波速、渗透流速、"V"型谷等与地应力的相关关系及规律性。测试记录的应力与测试过程中流速的控制有着很大的相关性;地应力量值分布及方向受洞径、"V"型谷的大小和特征所影响;测点地应力值的大小与波速的高低在宏观上有着一定的规律性。同时也对水压致裂法测试中若干问题提出探讨,为水压致裂法地应力测试在水电工程中的应用提供参考。

大型地下洞室岩梁开挖主要工程地质问题及处理措施讨论

为研究地下洞室岩梁主要工程地质问题及其应对处理措施,通过分析白鹤滩水电站岩梁地质条件、破坏特征、影响因素、不利后果等,对岩梁主要地质问题进行归类,分析产生原因,总结处理措施,研究认为岩梁主要地质问题有围岩变形、卸荷回弹、破裂破坏、松弛破坏、块体破坏、缓倾角软弱结构面影响、陡倾角裂隙影响等,为最大限度的避免不利地质条件影响,应在洞室选址、方案布置时便充分考虑,开挖前详细制定岩梁开挖方案,必要时采取预处理措施,对开挖后发生的围岩破坏,可针对性的采用机械挖除、预应力加固、增加插筋、混凝土修补、设置扶壁墙、固结灌浆、锚索加固等措施。

扁铲侧胀试验在杭州地铁工程勘察中的应用研究

地铁勘察中水平基床系数是一个非常重要的参数,而扁铲侧胀试验(DMT)是一种现场横向原位测试,存在着快速、准确、土体扰动少等特点,有着现有试验手段无法达到的优势,它可以获取四个基本参数(侧胀模量ED、材料指数ID、水平压力指数KD及孔隙水压力UD)和进行水平基床系数的估算。本文对杭州地铁工程勘察中的28个扁铲测试孔的回归统计分析,初步总结出划分地层界线的土类指数ID的范围值,建立了铁路规范中水平基床系数估算公式的折减修正系数的相关公式,在地铁勘察中作了有益的尝试。

柔性防护系统在运营高速公路边坡病害防治工程中的应用

简要介绍了柔性防护系统的原理与构成,并结合边坡防治工程实际,从设计思路、原则、方案比选、施工工艺等方面详细阐述了柔性防护系统在运营高速公路边坡病害防治工程中的应用,工程实践表明,SNS柔性防护系统是一种有效、快速的边坡防治技术。