某跨江大桥建设对堤防岸坡稳定的影响分析

渗透破坏及与渗透有关的岸坡失稳是江河堤防岸坡主要的破坏形式,堤防岸坡渗流与稳定分析对于合理评价堤防岸坡的安全性、预测渗透破坏形式以及对堤防岸坡抢险加固进行科学指导等,都具有重要的理论和实践意义。当建设跨越河流的桥梁时,其基础将对堤防岸坡渗流场的分布规律产生影响。对长江某堤防工程建桥前后稳定渗流场开展对比分析,并计算堤防岸坡在建桥前后的稳定性。研究结果表明:桥梁修建前后堤防岸坡渗流场变化不大,堤身渗流溢出部位的渗透坡降变化很小,建设桥梁不会显著影响堤防的渗流稳定性;另外,根据堤防岸坡的稳定性计算成果,建桥前后安全系数变化不大,堤防岸坡能满足稳定性要求。     

隧道围岩渗透系数反馈分析

为了给渗透系数反演分析提供依据,该文首先分析了温度场与渗流场的基本理论、微分方程、边界条件的相似性,然后利用ANSYS的优化设计模块,以八台山隧道为背景,反演分析渗透系数。其中采用循环迭代的方法解决了自由面的求解问题。最终结果表明,ANSYS热分析模块可以较好地模拟渗透场,反演的参数也可以客观真实地反映真实情况,对于实际工程而言具有一定的指导意义。但是值得强调的是,反演分析仅仅只是野外勘测工作的一个延续而已,它可以减少野外作业的耗费,但是却不能替代野外作业。     

大干溪I号隧道衬砌水压力分析

在岩溶富水地段,隧道衬砌实际上处在围岩应力场和渗透渗流场双场之中,渗流场的存在会导致围岩自稳能力降低,从而增加了围岩对衬砌的压力,同时渗流场的存在也会对隧道衬砌产生了渗透压力,研究了大干溪Ⅰ号隧道衬砌水压力,探讨了在渗流场和围岩应力场相互耦合作用下衬砌内力的变化情况,对富水段隧道衬砌的设计和施工有一定的借鉴意义。     

深埋隧道注浆加固围岩非达西渗流场及应力场解析

深埋高水压地质环境下,隧道围岩内部往往伴随出现非达西高速渗流现象,且新奥法理念下的注浆加固围岩是隧道支护体系的重要部分,这2个因素对围岩内部渗流场及应力场的影响不可忽视。为此,建立含有注浆加固围岩的两场耦合解析模型,基于有效应力原理严格推导隧道围岩非达西渗流场及有效应力场解析解,通过与达西渗流的对比说明非达西渗流特征并验证解析解的有效性;根据解析理论对非达西渗流效应及注浆加固对围岩有效应力场的影响规律进行分析。研究结果表明:非达西渗流效应的主要影响范围为隧道开挖半径至3倍注浆半径内围岩,注浆加固范围内围岩有效应力相比达西渗流偏大,尤其是环向有效应力;注浆加固前后围岩力学和渗透性质发生改变,使得环向有效应力在加固边界处突变,指向隧道方向大幅增加,注浆范围内围岩有效应力随着加固后弹性模量的增大而升高,随着加固后渗透系数的减小而有所下降;针对需要严格控制排水量的隧道,注浆设计时建议优先降低注浆范围内围岩渗透系数,其次再适当加大注浆范围。研究结果可为深埋高水压隧道注浆加固设计提供理论依据。     

邵伯三线船闸空间渗流特性研究

结合邵伯三线船闸工程,分析了应用ADINA-T热分析模块进行渗流计算的方法和建模技术。研究了空间渗流特征,给出了不同工况下渗流场的压力、流速值,探讨了二线船闸、邵伯湖等周边水文环境对三线船闸降排水、防渗效果的影响。分析表明,临湖侧横向渗流关系到防洪线渗透安全,设计中采取沉井护岸、提高墙后填土压实度等措施是合适的。     

充填裂缝岩体渗透特性分析与试验研究

为研究含充填裂缝岩体的渗透特性,基于充填裂缝岩体特征概化出周期性互层状介质的渗透计算模型,引入了描述多孔介质中流体的运动方程和连续性方程,根据Neal和Nader提出的不同介质界面速度与剪应力连续的边界条件,求解出充填裂缝岩体渗流流速表达式。参照Darcy定律,推求出含充填裂缝岩体等效渗透系数k_e的表达式,从理论上验证了裂缝岩体渗透特性受到裂缝开度等参数的影响。为验证k_e表达式的有效性,自行设计制作渗透试验装置,用浇筑混凝土块模拟岩石基质,河砂模拟充填介质,进行了充填裂缝岩体等效渗透试验,获得试验值;同时,通过试验获取了不同材料渗透参数,将这些参数与几何参数代入等效渗透系数表达式可得理论值。结果得到:试验值k_(试验)略大于理论值k_e,但两个处于同一量级,误差在10%以内,很好地验证了k_e的正确性和可靠性。     

山岭隧道地下水渗流场扰动规律及调控技术

隧道建设造成的地下水渗流场扰动,对研究山岭隧道防排水标准、技术和方法具有重要指导作用。以张桑高速公路沿溪坡隧道为依托,概化了隧址区地下水的渗流模型,采用数值方法模拟分析了渗流场的扰动规律,分析了影响渗流场扰动的主要因素,在此基础上梳理了控制渗流场扰动的调控技术体系。     

土压平衡盾构不满舱掘进开挖面渗透破坏试验研究

为进一步提高土压平衡盾构掘进效率,常采用非满舱掘进模式进行隧道施工。而富水地层中非满舱掘进常常遇到开挖面失稳引起超挖量大等问题,针对非满舱掘进过程中开挖面渗透稳定的问题,结合济南地铁R2线某标段发生的开挖面失稳现象开展研究。首先,通过自制开挖面渗透破坏试验装置研究了渗流条件下非满舱掘进开挖面渗透破坏的条件以及类型。然后,分析了不同渗透破坏类型的出砂规律。最后,按照土体可移动细颗粒含量设置了6种不同级配的地层,探究土体级配与临界水力梯度的关系。研究结果表明:1)渗流作用下,在该地层会发生渗透破坏,其非发展型和发展型渗透破坏发生的临界水力梯度分别为0.5和0.8;2)非发展型渗透破坏出砂质量先增大后逐渐平稳,而发展型渗透破坏的出砂质量持续增大,成渐进破坏的特点;3)建立了可移动填料含量Pf与其临界水力梯度的关系式。     

不同渗流形态下沥青路面结构动力响应分析

为了研究荷载-渗流耦合作用下不同渗流形态对沥青路面结构各力学场量响应的影响，进一步揭示沥青路面水损害机理，在高水压沥青混合料渗透试验的基础上，采用非线性有限元方法，模拟分析碗形分布动荷载下Forchheimer非线性渗流和达西线性渗流时饱水沥青路面内部各力学场量的变化。渗透试验结果表明：在较高水力梯度下渗流流速-水力梯度关系呈现出非线性特征，不再适用达西定律，而需应用Forchheimer非线性渗流定律描述。数值模拟分析结果表明：2种渗流形态时沥青路面结构内部各力学场量均随着车轮动荷载的作用过程表现出波动性，且孔隙水压力均随着半正弦波型荷载的变化而呈正相关关系；与达西渗流时计算结果相比，非线性渗流时上面层内正孔隙水压力的峰值高49%，沥青面层内水平方向的拉应力、压应力、拉应变的峰值分别高16%、105%、15%，且在路表产生竖向拉应力，孔隙水压力也远高于现场实测值；2种渗流形态时均在上基层底部产生竖向拉应力，在沥青路面内产生的剪应力差别很小。因此，在车轮动荷载作用下，饱水沥青路面内部形成超高孔隙水压力和高流速的非线性渗流，会产生比线性渗流更为严重的水损害，以往基于达西定律的饱水沥青路面动态响应分析低估了车轮动荷载对沥青路面水损害的影响程度。     

渗透作用下黄土地区公路隧道病害机理研究

随着甘肃省高速公路运营时间的增加,黄土地区隧道出现地表变形、衬砌变形破坏、隧道路面开裂等病害,洞顶的大面积灌溉和降雨是诱发隧道病害的主要原因之一。以往学者探讨了水在非饱和黄土中的渗透规律,并对黄土饱和或非饱和状态变形和强度规律进行了研究,但并未考虑在灌溉或降雨条件下水土的共同作用,无法描述黄土湿陷和增湿过程变形特性。本文在黄土结构性参数的基础上,总结了黄土结构性参数随含水率的增加而减小的规律,解释了渗透作用对黄土结构性破坏的机理。同时,结合黄土的二元地质结构,对长期灌溉和降雨过程隧道渗流场进行模拟,探讨了地表灌溉引发黄土隧道病害的渗流分布,探讨了灌溉引发黄土隧道病害的机理。