降雨对公路边坡渗流场与稳定性影响研究

降雨是诱发土质公路边坡产生滑坡的主要原因之一。以某公路边坡为研究对象，采用有限元流固耦合方法，定量分析不同降雨强度、降雨历时对公路边坡渗流场与稳定性的影响。结果表明:降雨强度越大，降雨持续时间越长，边坡体积含水量越早达到饱和且达到饱和的范围越大，边坡的基质吸力下降速率越快且消散范围越大，边坡抗剪强度降低越多，稳定性持续下降；当降雨强度达到大暴雨或降雨持续时间达到6天时，该边坡的稳定性系数小于1，有可能失稳，应及时采取防治措施。     

隧道混凝土防水性能研究

从多孔介质渗流力学角度出发,研究了水在混凝土中的渗流规律,通过试验测定了混凝土的渗透系数和启动压力梯度,并结合非Darcy渗流理论分析了水在混凝土内渗透深度和时间的关系.结果表明,混凝土的渗透系数极低;水在渗透过程中存在一个平衡深度;隧道混凝土可以达到较高的抗渗等级,而抗渗等级法不适合评价高强混凝土.通过研究,提出抗收缩能力才应是防水混凝土的关键问题所在,并希望在今后的防水混凝土配合比设计中得到足够重视.     

长江口南导堤局部堤身下沉的原因及对策

通过现场调查、二维潮流数模计算和渗流计算，确认长江口深水航道治理工程南导堤S0 600～S1 604区段在强风大潮后发生局部堤身下沉是渗透水流作用下地基表层粉砂自抛石压载软体排搭接处流失所致。采用在渗流下游侧铺盖以延长渗径的工程措施，成功地修复并加固了该段导堤。     

重塑非饱和粘性土的抗剪强度参数与物理状态变量的关系研究

采用分层击实的方法重塑制备三轴试验土样。按5级围压(100kPa,200kPa,300kPa,450kPa,600kPa)完成了土样的三轴压缩UU试验。试验结果表明:在水分状态和密度状态空间,该重塑非饱和粘性土抗剪强度参数的分布具有明显的规律性,但这种规律性不易用简单函数表达。粘聚力的分布呈倾伏的不规则背斜面,内摩擦角的分布呈变形的W型折曲面。粘聚力和内摩擦角与含水量的关系是强非线性的,与干密度的关系总体上是弱非线性的。存在两个特征含水量18 16和16 34,不同密度状态的土样在特征含水量18 16处粘聚力和内摩擦角均取极大值,在特征含水量16 34处内摩擦角均取极小值。     

渗流与应力耦合环境下裂隙围岩隧道涌水量的预测研究

涌水是隧道及地下工程施工中的重大地质灾害之一。对于裂隙围岩介质而言，由于其结构特性与所赋存环境的复杂性，使得这一问题的解决具有一定的难度。基于系统理论研究及工程实践的分析应用，本文在裂隙围岩介质渗透性能等效处理的基础上，提出了渗流与应力耦合环境下裂隙围岩隧道涌水量预测计算的确定性数学模型方法（包括理论解析法、经验解析法和水文地质数值模拟法），并用一隧道工程实例进行了计算验证。     

闸基渗流场的有限元法数值模拟

应用有限元法对闸基渗流场进行计算，在计算过程中考虑排水效果和泥沙淤积的影响，得出渗流场的数值解，进而计算静水池的浮托稳定性，最后可确定静水池浮托稳定条件下的安全运用水头。通过对闸基渗流场的有限元法数值模拟，得得了上下游有淤积和无淤积情况下，对应于不同排水效果，拦河闸静水池稳定系数随上下游水位差的变化曲线，为该水利设施的安全运用提供指导。     

考虑降雨条件下的边坡安全系数分析

在进行边坡稳定分析时,应该充分考虑降雨因素对边坡稳定系数的影响作用,特别是在路线经过一些多雨区域时,应该把降雨对边坡的安全影响纳入常规检验的范围。文中针对降雨对非饱和土基质吸力的影响,指出了边坡分析常规验算中的不足;通过采用强度折减系数的方法,在常规检验的基础上分析了降雨条件下边坡的稳定。     

水位下降对地铁盾构隧道的影响分析

某基坑施工引起紧邻地铁隧道附近区域水位下降,导致隧道受力和变形状态发生改变,可能影响隧道防水和正常运营。为研究水位降对地铁隧道的影响,首先,运用三维流-固耦合数值方法,模拟了基坑施工过程的三维渗流场;其次,采用荷载-结构模式,分析了水位降对隧道结构受力和纵向变形的影响;最后,采用分层总和法,计算了水位降与隧道下方土层沉降量的关系。研究结果表明:该基坑工程施工引起的最大水位降不超过2 m,此水位降引起的隧道结构弯矩增量和盾构管片环缝接头张开增量均在其所对应总控制量的5%范围内。因此,理论上认为该基坑施工引起的水位降不会危及地铁隧道的正常运营。     

道路荷载及地下水渗流对盾构隧道围岩稳定性影响

以郑州航空港线地铁为工程实例,基于FLAC3D的有限差分的数值模拟方法,模拟分析了道路荷载下盾构隧道施工过程中围岩稳定情况,并分别采用不考虑地下水和考虑地下水渗流分析时,围岩稳定性的异同,分别从洞室水平竖向变形以及地面沉降等方面对比了围岩的稳定情况,重点分析了盾构隧道施工过程中围岩变形及对既有高速公路的影响和地下水对盾构隧道施工过程中围岩稳定性的影响,为盾构隧道的施工提出了建议。     

流沙层注浆数值模拟研究

分析了流沙层地质结构特点,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics对流沙层渗透注浆进行稳态与瞬态的数值模拟研究,分别计算了静水条件下和动水条件下注浆浆液扩散过程,分析了动水条件下浆液扩散规律,分析了不同注浆材料及不同注浆压力对浆液扩散过程的影响.研究结果表明:浆液在渗流场中大致呈钟形分布且都存在逆水流扩散区域,浆液与水之间没有明显分界面而是存在一个过渡区.压力从进水边界和注浆口向出流边界衰减,在注浆口和进水边界之间存在一个压力极小值点并存在一个速度接近零的区域.浆液黏度越低扩散范围越大.随着注浆压力的增加,浆液扩散范围不断增加,两相渗流达到稳定渗流状态所需要的时间也变长.