摘要：江坪河面板堆石坝是一座修建于岩溶峡谷地区的200 m级高坝工程,在其建设和蓄水运行过程中,出现面板开裂及坝基局部渗压异常现象,工程防渗安全亟待评估。采用检查孔压水试验、反演分析和互相关分析等方法,研究大坝及坝基在蓄水运行过程中的渗流特性,系统评价大坝面板和坝基帷幕的防渗性能,揭示帷幕后坝基局部异常高渗压的成因机制。结果表明:大坝面板经防渗处理后,渗透系数较设计值增大3.6倍,但防渗性能满足大坝长期安全运行要求;岩溶坝基防渗处理质量达到设计标准,坝基渗漏量控制在合理范围内;左右两岸坝基帷幕后局部异常高渗压现象分别由断层和地层接触带的溶蚀作用产生,库水位变化产生的压力波动通过溶蚀通道快速向下游传导,防渗帷幕虽有效限制库水向下游的渗漏,但不能完全抑制压力向下游的传导,从而在溶蚀通道附近形成局部渗压异常升高现象。研究成果对江坪河水电站枢纽工程竣工验收及安全鉴定具有重要指导意义。

摘要：为探究抽采负压对破碎煤体内气体渗流特性的影响,采用自行设计的负压抽采模拟渗透试验系统,对负压影响下不同级配破碎煤体内气体渗流规律展开了研究;并对该过程气体能量损耗及表观渗透率关于受负压影响的敏感性问题进行了分析。结果表明:随着负压的增大,同一孔隙结构下气体渗透状态的非Darcy效应相较于Darcy效应表现得更加突出,但随Talbol级配系数n的增大其内部孔隙增大,两者之间的界限出现淡化,相关系数开始接近;通过引入惯性-湍流修正系数δ来对不同孔隙结构下气体能量损耗进行表征,整体随n的增大呈现减小趋势,当n处于0.2~0.6阶段内δ处于不稳定的阶段,而在n>0.6之后δ数值基本稳定,即随着孔隙结构的增大气体渗流能量损耗降低,趋向于Darcy渗流;在负压小于60 kPa时,不同级配试样的负压敏感曲线之间变化差异显著,而当负压大于60 kPa后,各条曲线相互靠拢,且n值越大负压敏感曲线偏离度越低,即负压较小时表观渗透率更易受负压影响;孔周破碎煤体渗透率在抽采负压较小时易受其孔隙结构影响,在孔隙结构及抽采负压较小时往往呈现出非Darcy渗流,造成抽采不畅等问题影响抽采效率。

摘要：目前少有防渗墙加固对坝体渗流特性的影响研究,湿陷性黄土地区病险土石坝采用混凝土防渗墙除险加固的报道更是鲜有。为了研究混凝土防渗墙在黄土高原深厚覆盖层湿陷性黄土地区病险土石坝除险加固中的适用性及防渗阻渗效果,本文以巴家咀水库土石坝为工程背景,采用有限元方法研究了上游马道处增设防渗墙后坝体的渗流特性,分析了防渗墙加固前后坝体浸润线高度、渗流量、渗透坡降等渗流特性。结果表明:与加固前相比,增设混凝土防渗墙后,河床断面浸润线高度显著降低,土石料渗透系数越大,降低程度越明显;防渗墙加固后坝体单宽渗流量有大幅度减小,最大减小幅度达64.2%,减小幅度随水库水位降低而增大;渗透系数越大,防渗墙加固后坝体单宽流量减小幅度越大,防渗墙控制坝体渗流量的效果越显著;防渗墙加固后坝体渗透坡降减小幅度随渗透系数减小而增大,渗透系数较小时,防渗墙加固对坝体渗透坡降的影响较为明显。增设防渗墙对坝体渗透稳定性起到了很好的提升效果,研究结果可为大厚度黄土地区土石坝除险加固及类似工程提供参考。

摘要：近年来,我国城市化发展规模日益壮大,地铁成为城市交通的主要方式,而地铁车站建设难度受所在位置的地层条件影响,在富水条件下进行地铁深基坑的施工存在较大的安全风险。本文以广州市某地铁车站工程为例,采用有限元方法模拟分析潮汐水变化条件下深厚淤泥质砂层地铁车站深基坑渗流特性,通过监测岛上地下水位变化情况,并与模拟数据对比,分析涨、落潮过程渗流场变化情况,根据数据发展趋势,对变形较大位置,提前增加钢支撑进行干预,降低变形速率,调整土方开挖分层厚度,加快支撑施工时间,有效的控制了基坑变形。在基坑开挖的全过程中,坑外地表沉降、地下水位变化、围护结构墙体水平位移等检测数据均处于设计控制值以内,施工效果及安全管控达到预期。

摘要：【目的】在桶型基础的安装过程中,施加的负压不仅会给桶基提供向下的驱动力,与此同时负压还会使沉贯的过程中产生由外而内的渗流场,外部海水自桶外绕过端部之后向桶内渗流。为了探究和评估在该渗流场的作用下,周围土壤有效应力发生的变化,以及对桶基内外壁的摩擦力及端部承载力变化的影响,对均质海床和成层海床的沉贯阻力展开研究。【方法】应用有限元软件COMSOL Multiphysics,采用数值模拟的方法,分别建立饱和砂土、黏土以及成层土桶型基础沉贯安装过程中的二维轴对称模型,探究评估在渗流场作用下沉贯阻力的变化情况。【结果】结果显示:渗流场对桶型基础在砂土海床中的沉贯产生了明显的减阻效应,施加负压后沉贯总阻力降低超30%,而对黏土海床的影响较小,均质海床中的渗流场分布具有相似的特性。对于上砂下黏海床,由于黏土层对渗流的抑制,导致沉贯阻力较均质砂土增大20%,上黏下砂海床由于黏土层对负压的削弱,导致沉贯阻力较均质黏土增大36%。【结论】结果表明:施加的负压一方面为桶基提供了竖向力,另一方面减小了沉贯阻力。而成层海床情况比单一砂土、黏土海床更加复杂,在土壤条件分界处各渗流要素发生突变,较易引起桶基内部土壤的破坏。研究成果可对现场安装施工提供更加方便和有效的理论性指导。

摘要：为探究巷道围岩劣化损伤规律,明晰巷道片帮突水机制,基于Rock Top多场耦合试验仪对砂岩开展常规三轴(C组)、不同初始损伤程度下常规卸围压(W组)及循环加卸围压(X组)3种应力路径下的岩石劣化、渗流特性室内试验。结果表明:(1)X组岩石循环加卸围压初始,岩石轴向变形较侧向及体积变形发展缓慢,但循环加卸围压可导致岩石发生“应变累积”,使得X组岩石应力跌落点较W组出现“滞后”现象;(2)初始损伤明显影响岩石强度及对围压的敏感性,X,W组岩石初始损伤程度均与统一围压降参数(η)呈负相关,与应变围压增量比(λ_(i))呈正相关,其中,X组岩石η均小于W组,λ_(i)均大于W组;(3)X,W,C组岩石均发生了明显脆性破坏,破坏形态均以剪切破坏为主,初始损伤程度较低时,X组岩石破坏程度较大,并伴随有局部宏观裂纹出现;(4)岩石渗透率受制于岩石孔隙、骨架结构及裂纹拓展发育等因素影响,X,W组岩石渗流–应变关系曲线均可分为3个阶段,一、三阶段相一致,二阶段X组岩石渗透率整体呈先波动下降后波动上升,W组岩石渗透率整体呈波动上升;(5)X组岩石渗透率波动变化随循环等级增大而趋于明显,初始损伤程度越高,该现象越易出现,循环次数对此规律影响较小,但循环次数增加对岩石渗流起抑制作用,并且该抑制作用较围压降低导致的促进作用更为显著。

摘要：开采扰动导致煤层底板一定范围内岩体处于峰后状态,受相邻巷道开挖及煤层开采作用促使峰后岩体经历循环加−卸载过程,为探究不同地应力环境下峰后循环载荷作用对岩体结构的影响,明晰煤层底板突水等灾害的孕育过程,基于Rock Top多场耦合试验仪对砂岩开展了5、10、15、20、25 MPa围压峰后循环载荷试验研究。研究结果表明:①峰后循环载荷作用之前,岩石单位渗透率均呈快速下降—趋于平稳—突然上升—突然下降—趋于平稳的变化规律,峰后循环阶段,岩石单位渗透率则与轴向载荷近乎呈倒置关系;②岩石弹性模量、裂隙闭合应力、起裂应力、损伤应力、峰值应力、残余应力均与围压呈正相关,泊松比则随围压增大呈先增大后减小的变化特点;③5、10 MPa围压下,岩石出现间歇性破坏,脆性破坏特征有所减弱,15、20、25 MPa围压下,岩石脆性破坏特征明显,岩石破坏特征由岩石本身性质所决定;④峰后轴向载荷主要对岩石渗透率增大起促进作用,但该促进作用较围压对岩石渗透率的抑制作用弱,围压为影响岩石峰后渗透率变化的主导因素;⑤不同围压下,岩石均产生了一条贯穿剪切裂纹,但随围压增大,岩石破坏程度逐渐减弱,破坏模式趋于简单。

摘要：为准确高效地分析含裂隙带红黏土边坡在降雨条件下渗流特性,基于荧光示踪法和数字图像处理技术,开展降雨条件下不同裂隙带参数红黏土边坡室内模型试验,实时拍摄降雨过程中含裂隙带红黏土边坡模型水分渗流路径荧光图像,通过识别含荧光强度图像,分析边坡模型中坡表湿润锋、暂态饱和区及体积含水率的变化规律。研究结果表明:随着降雨历时增长,对比有无裂隙带边坡,湿润锋深度的变化随裂隙带深度和位置等裂隙带参数的不同呈不同的发展趋势,且裂隙带深度和位置的变化对湿润锋深度影响最大;降雨过程中,湿润锋深度与裂隙带深度呈正相关,而含水率变化幅度与裂隙带深度基本呈现负相关;裂隙带参数对暂态饱和区面积形成的影响程度由大至小依次为深度、位置、角度;暂态饱和区主要出现在裂隙底端及边坡表层,裂隙带深度越小,两处的暂态饱和区越容易连通;裂隙带深度增大时,雨水可沿裂隙直接渗入边坡深处,并在裂隙底端形成大面积暂态饱和区,饱和区内基质吸力减小使土体抗剪强度降低,体积含水率增加使得土体重度增加进而引起下滑力增大,将对红黏土边坡稳定性造成不利影响。

摘要：面板堆石坝工程中混凝土面板常会出现不同程度的裂缝,可能对坝体防渗造成安全隐患。通过合理模拟不同深度、类型、位置、大小及分布的面板裂缝进行大坝渗流场的有限元分析,获得面板裂缝对大坝渗流量及浸润线等渗流要素的影响规律。结果表明,面板裂缝未贯穿时,对坝体渗流特性影响很小;单一贯穿性裂缝会显著影响局部水头线分布,且与裂缝位置和大小明显呈正相关;多裂缝条件下,大坝渗流量明显增大,浸润线明显抬高。研究成果可为实际面板堆石坝工程防渗设计与运行管理提供参考。

摘要：高土石坝在施工期心墙会产生超静孔隙水压力,且难以有效消散,蓄水后心墙从非稳定渗流状态到稳定渗流状态,因此,渗流特性异常复杂。目前,有限元方法进行渗流计算不能考虑施工期引起的孔隙水压力,因而不能完全了解土石坝的渗流特性。长河坝为砾石土心墙堆石坝,最大坝高为240 m。利用离心模型试验技术,通过分析长河坝施工期和运行期心墙的孔隙水压力的产生和消散变化规律研究大坝心墙的渗流特性。试验结果表明,心墙孔隙水压力经历施工时的增长期、竣工后的消散期、非稳定渗流时的增长期和消散期、稳定渗流时的稳定期5个阶段。心墙高程不同、填筑含水率不同,各阶段的孔隙水压力和历时也不同。心墙位置越高或填筑含水率越大,施工期孔隙水压力系数越大,形成稳定渗流所需时间越短。心墙位置越高或填筑含水率越小,心墙位势越大,非稳定渗流期心墙位势大于稳定渗流期。研究成果对高心墙堆石坝设计和施工具有指导意义。