富水区隧道渗漏病害虹吸排水处置方法模型试验研究

针对隧道渗漏水病害问题,提出了一种新型隧道虹吸排水处置方法。通过室内物理模型试验,分析了虹吸排水作用对隧道围岩地下水的影响。结果表明:虹吸排水系统对地下水位的分布影响较大,虹吸管处地下水位变化尤为明显。降雨强度是影响虹吸排水流量的重要因素,降雨强度增大,虹吸排水流量先增大后维持最大流量不变,降雨所需疏干时间增长。围岩渗透系数与虹吸管径是影响地下水位分布与虹吸排水效果的重要因素,围岩渗透系数与虹吸管径越大,地下水位整体降深越大,虹吸排水流量维持在最大流量的稳定时间越短,地下水疏干时间越短,虹吸排水效果越好。     

水平排水孔地下水位线附近淤堵机理分析

水平排水孔作为滑坡治理中最广泛应用的排水技术,其淤堵问题严重影响使用寿命与效益。机械淤堵是水平排水孔的主要淤堵形式,尤其是水平排水孔地下水位线附近淤堵作用强烈。通过模型试验探究仰角、间歇性排水、回渗等因素对水平排水孔淤堵的影响,根据模型试验结果分析水平排水孔在地下水位线附近的淤堵机理。结果表明:水平排水孔的淤堵位置与渗流路径有关,小仰角是造成水平排水孔淤堵的重要原因,间歇性排水及回渗问题都会加重其淤堵,泥沙在水流中的沉积作用和细颗粒泥沙的絮凝作用是水平排水孔机械淤堵发生的原因。     

斜孔虹吸排水管内泥沙起动流速方程的推导及应用

边坡虹吸排水是一种新型的坡体排水措施,具有建设费用低、施工速度快等优点,能有效降低坡体的地下水位。对于滑体厚度较大的边坡,可以采用斜孔虹吸方法排出深部地下水。为保证虹吸过程的长期稳定,虹吸管一般采用4 mm内径。鉴于边坡虹吸排水具有间歇性特征,保障管内泥沙尤其是较大粒径的泥沙颗粒能随水流顺利排出是虹吸排水系统工作的基础。论文针对斜孔虹吸排水管中粒径为0.5～1 mm的较大颗粒泥沙的起动进行了研究,分析了泥沙颗粒在虹吸斜管水流中的受力状态并建立了起动模型。应用起动概率理论,对泥沙颗粒的粒径分布进行了分析,推导获得了倾斜虹吸管中大颗粒泥沙的起动流速方程,与经典解析公式及物理模型试验结果进行对比验证了其准确性。并进一步对得到的起动流速方程在实际虹吸排水工程中的应用做了分析与展望。     

泥石流梁式格栅坝闭塞临界判据及其拦沙性能试验研究

梁式格栅坝是常用的泥石流透过型拦砂坝之一,因其拦粗排细、汰沙排水等特点以及良好的工程和环境效益而在泥石流防治工程中有较好的应用前景。通过试验模拟梁式格栅坝对泥石流的拦截过程,提出了一种考虑多因素影响的格栅坝闭塞临界条件综合判据F。当F≤3时,梁式格栅坝表现为全闭塞;当3F11时,梁式格栅坝表现为部分闭塞;当F≥11时,梁式格栅坝表现为未闭塞。研究认为横梁间距对泥石流梁式格栅坝闭塞条件的影响大于泥石流容重的影响,而沟道纵坡相对上述两者影响有限;分析得到了梁式格栅坝拦沙率与泥石流容重以及横梁间距之间的计算关系式;此外,试验发现梁式格栅坝的闭塞表现和拦砂性能与泥石流的速度和颗粒形状有一定关系。     

新型浅槛结构对冰川泥石流沟道侵蚀的防治效果及应用

针对冰川泥石流发生对公路危害大,防治困难,投入资金高等问题,而采用浅槛结构可以有效的减轻泥石流危害,因此提出一种新型浅槛结构并研究其对冰川泥石流沟道侵蚀的防治效果,通过现场水槽冲刷对比实验对设置不同浅槛间距和坡度下的实验现象和效果进行,并结合实际沟道侵蚀特征,对新型浅槛结构进行优化设计并给出了具体工程应用实施案例。试验结果表明:浅槛对泥石流的防治效果显著,且防治效果受浅槛间距影响较大,同时,在不同沟道坡度下最优的浅槛间距亦不同,实际浅槛间距以10~20 m为宜。另外,实验发现浅槛间距为25 cm时,坡度15°-20°的浅槛群改善沟道纵坡作用比较明显。通过现场模型实验结果和实际工程应用效果分析发现,新型浅槛群结构可有效减轻沟岸侧蚀和沟底侵蚀破坏,在实际泥石流防治工程中效果较好。     

软土场地路堤-加筋碎石桩复合地基工作状态分析

软土场地碎石桩因具备桩体侧向变形大、超孔隙水压力消散慢的问题,导致出现基础沉降大、土体固结排水速度慢等工程病害。路堤下采用加筋碎石桩复合地基是处理软土场地的主流方法。本文采用二维有限元方法,建立考虑路堤填筑过程的软土场地路堤-加筋碎石桩复合地基数值模型,探讨了加筋碎石桩复合地基承载力的影响因素。基于达西定律和比奥固结理论,分析高地下水位场地条件下加筋体刚度和桩数对加筋碎石桩复合地基工作状态的影响规律。研究表明:增大褥垫层厚度和减小褥垫层模量均能够提高桩土应力比,改善桩顶应力集中的问题。与传统碎石桩相比,高地下水位条件下加筋碎石桩复合地基中超孔隙水压力消散速率快,桩数增加可以有效提高复合地基排水速率。     

滑坡负压排水方法的试验研究

及时迅速地排出坡体地下水能够有效地减少降雨引发的滑坡灾害。目前常用的仰斜式排水法因是重力排水,易在孔内产生淤堵而造成其长期稳定性不能得到保证。而利用俯倾排水孔进行负压排水,因其排水速度快,则不会产生孔内淤堵问题,但负压排水过程中,其贮水空腔周边岩土体可能因负压作用导致透水性变差,而其过滤装置也可能因负压的存在更容易淤堵。为了验证负压排水对土体产生的压密效果,并研究解决或减轻包裹贮水空腔的过滤装置的淤堵问题,对负压排水方法进行物理模型试验研究。结果表明:(1)排水形成的负压对土体有明显的压密效果,较大程度降低了土体的孔隙率及渗透性,但在任何密实度条件下,负压排水始终比渗流排水更快;(2)采用透水性能良好并有一定抗压力的材料包裹贮水空腔,可有效提升过滤装置的抗淤堵能力。     

非饱和土层厚度与充气压力对截排水效果的影响

气驱水理论以及非饱和渗流理论已经在许多领域中得到广泛的应用,而将其应用于边坡防治领域则较少。通过向坡体后缘充入有压气体,可排除坡体中的部分地下水,形成非饱和土层,从而阻断或减小地下水流向下游潜在滑坡区,降低潜在滑坡区地下水位,提高边坡稳定性。多孔介质中气驱水理论属于多相流问题,采用有限元方法模拟研究了不同非饱和土层厚度边坡在允许充气压力下对截排水效果及地下水渗流场的影响。结果表明:地下水水层厚度和水头一定时,非饱和土层厚度越大,临界压力值越大,充气压力上限值越大,允许充气压力范围越大;坡体非饱和土层厚度一定,充气压力在允许范围内越大,截排水效果越好;截排水技术更适用于地下水埋深较浅的坡体;充气稳定后,充气区上游流速分布不均匀,充气区水流流速大幅下降,且相同充气压下非饱和土层厚度越小的坡体稳定后流速越小,充气区下游水位下降,水位线以下流速几乎不受充气和非饱和土层厚度的影响。     

饱和土中任意排列的弹性桩对P波的隔离效果分析

基于Biot饱和介质波动理论,提出了一种求解P波在饱和土体中遇到任意排列、任意半径的弹性桩列表面的散射理论方法,该方法弥补了以往计算理论无法计算任意布置与桩径的隔离屏障的不足。采用该理论公式对具体算例进行数值计算,研究和考察了桩间距、排间距、桩数、桩土剪切模量比等几何与物理因素对弹性桩隔振效果的影响,计算结果对实际工程中的饱和场地采用排桩进行振动污染治理,运用非连续屏障进行隔振设计有着重要的参考意义。     

格宾-柔性网泥石流组合拦阻结构模型试验研究*

引用新型的柔性拦阻网和格宾结构被认为是泥石流治理工程的新趋势。基于泥石流模型试验,设置了一道格宾和一道柔性网,组成了格宾-柔性网组合结构,通过分析拦阻结构迎水面的冲击力和被拦阻物源的级配组成,结果表明:(1)泥石流格宾-柔性网组合的拦阻效果明显,既具有快速排水的优点,也具有将固体物质拦截的特点;(2)拦阻结构的孔隙率对被拦截物源的粒径有分选作用,根据不同的泥石流类型,可以调整拦挡结构的孔隙率,以达到最好的拦挡效果;(3)拦阻结构底部受力比较大,冲击力从底部向上逐渐减小。第一道拦阻结构(柔性网)上不同位置处的冲击力相差最大,第二道拦阻结构(格宾)不同位置冲击力相差较小。     

泥石流生态防治措施治理效果评价体系初探

目前泥石流灾害的防治主要以岩土防治措施为主、生态防治措施为辅，忽略了生态防治措施在泥石流治理中所起的重要作用。通过分析生态防治措施对泥石流形成条件的影响，包括泥石流水源条件、物源条件，同时考虑工程自身因素的作用，构建治理效果评价体系，其中一级评价指标为泥石流物源因子等3项，二级评价指标包括拦截效果比等10项。结合汶川考察地区，通过野外调查与室内实验结合的方式，对选取的各个评价指标进行定量化计算，以登溪沟、板子沟等为例，评价指标的结果能够较好地反映出现场的实际情况，验证了评价指标选取的合理性，为该地区泥石流的防灾减灾提供参考。     

苍山5.2级地震前后井水位固体潮加卸载响应比的短临异常变化

将尹祥础固体潮加卸载响应比的理论和方法引入到地下水位潮汐资料计算中,从岩石的应变与应力的非线性响应分析了井水位固体潮加卸载响应比的物理机理,从理论上论证可以应用地下水位观测资料来计算加卸载响应比,并研究出利用地下水位对固体潮响应来计算加卸载响应比的方法。以此方法计算了山东省莒南井（Ｌｕ １４井）水位的固体潮加卸载响应比,分析了１９９５年苍山５２级地震前后井水位固体潮加卸载响应比的短临异常变化。     

地下水与荷载联合作用的边坡稳定性数值分析——以重庆奉节电厂边坡为例

地下水因素对边坡稳定往往会构成严重影响,是工程实践中需要特别关注的不利因素;该文以重庆奉节电厂边坡为例,由于地下水环境比较复杂,通过设计地下水条件的方式对该区域典型边坡的地下水影响进行分析。在总结前人的边坡数值模拟和地下水分析的基础上,通过UDEC离散元程序导入已知条件与参数,进行强度折减计算;旨在依据地质水文勘察资料,通过设置地下水条件,更加全面地分析边坡在不同排水条件、地下水高度、软化作用和联合影响情况下的安全系数。分析结果表明,地下水作用、排水条件、软化作用对边坡影响显著,荷载在与地下水同时作用时对边坡的影响并不明显。这些分析可以作为边坡工程建议的基础。     

排水刚性桩处置可液化倾斜场地的振动台试验研究∗

排水刚性桩将竖向排水体和刚性桩相结合,是一种有效的地基抗液化处理措施。但目前对排水刚性桩在可液化倾斜场地中抗液化侧向变形的性能研究还比较缺乏,制约了其推广与应用。通过振动台试验,开展了可液化倾斜场地中排水刚性桩和普通刚性桩的对比研究,从土体内部动孔压响应、液化土体的流动性质、桩顶水平位移等角度研究了排水刚性桩对可液化倾斜场地的处理效果,并考虑了群桩布置形式的影响。结果表明,排水刚性桩是一种有效的加固可液化倾斜场地的处理措施,可以较好的限制液化土体侧向变形;相同群桩布置形式下,排水刚性桩限制土体流动变形效果优于普通刚性桩,且这种限制效果在坡顶位置更为明显;对于普通刚性桩,群桩梅花形布置形式相对于正方形布置形式能更好的阻止液化土体的流动变形,而对于排水刚性桩,群桩布置形式影响较小。     

饱和砂土排水与不排水剪切特性的比较研究

针对相对密度为30%的福建标准砂,利用土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪,进行了复杂初始固结条件下应力路径变化的应力控制式单调排水与不排水剪切试验。试验过程中,控制平均主应力保持不变,分别探讨在排水与不排水条件下中主应力系数和主应力方向角对饱和砂土剪切特性和强度的影响。通过对比表明:在排水与不排水试验中,与排水条件无关,中主应力系数对归一化的应力—应变关系具有影响,但对体变或孔压的影响并不明显;当其余初始条件相同时,偏应力比随中主应力系数的增大而降低。主应力方向角的影响同样显著,排水试验的主应力方向角不同时,应力—应变关系所表现出的变化规律取决于水平面与竖直面上受到的剪应力作用,相变及峰值偏应力比和内摩擦角与主应力方向角之间存在抛物线型关系。不排水试验的峰值有效偏应力比随着主应力方向角的增大而减小。同时,对于不同的主应力方向,排水条件改变会影响试验得到的抗剪强度指标。     

高喷插芯组合群桩竖向承载特性的数值分析

高喷插芯组合桩(简称JPP)是一种新型的复合材料桩,具有承载力高、造价低等优点。利用岩土工程专业软件FLAC3D对JPP群桩竖向承载特性进行了数值模拟分析,讨论了桩数、桩间距、桩长、不同组合形式、不同水泥土弹性模量等对竖向承载特性的影响。结果表明:承载力随着桩数的增加而减小,但16根群桩与25根群桩的承载力相差不多,16根群桩承载力可以代表16根以上群桩的承载力;桩间距越大,承载力越小,桩间距宜采用3倍的JPP组合桩径或4倍的芯桩桩径;承载力随着桩长的增加而增加;分段组合形式承载力效果较好,实际工程施工中宜采用之;水泥土弹性模量对竖向位移没有影响,但水泥土弹性模量越大,芯桩轴力越小。     

低影响开发措施(LID)对天津市暴雨径流影响模拟研究

在城市化的大背景下,针对天津市暴雨洪水的特性,通过建立天津市中心城区及环城四区的SWMM模型并对其进行了率定验证,计算了不同重现期设计暴雨下的降雨径流,对比了城市实际排水管网能力。结果表明,城市现状排水管网排水能力不足,大部分地区遭遇强降雨时形成的径流过程超出了控制泵站的排水能力。针对这一情况,设计利用低影响开发措施(LID)中的生物滞留区与透水铺装措施来控制洪峰及径流总量。结果表明,LID控制措施能有效削减洪峰及径流总量达40%,但随着所遭遇设计暴雨重现期的增大,削减效果有所下降。     

降低气泡混合轻质土吸水性的试验研究北大核心CSCD

气泡混合轻质土的孔隙率高,处于地下水位以下时,随着时间的推移其部分孔隙会被水填充,使其丧失轻质特性,进而威胁到工程安全,所以研究如何降低气泡混合轻质土的吸水性很有必要。分别制备了掺入憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰(内掺和外掺)的气泡混合轻质土试样,通过吸水性试验和相容性试验研究了掺入不同外加剂对于降低气泡混合轻质土吸水性的效果,并分析了外加剂与气泡混合轻质土之间的相容性问题。试验结果表明,掺入适量的憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰都能降低气泡混合轻质土的吸水性,但降低效果各不相同。内掺10%的粉煤灰时降低气泡混合轻质土的吸水性效果最佳,可将气泡混合轻质土的吸水率降低4.8%,且内掺粉煤灰不仅可以降低气泡混合轻质土的吸水率,还可以在一定程度上替代水泥的作用,节省造价,在工程中具有更好的实用性。掺入减水剂后消泡现象明显,导致制备的气泡混合轻质土密度明显增大,所以掺入减水剂对于降低气泡混合轻质土的吸水性效果最差。虽然掺入适量的憎水剂和早强剂也可以降低气泡混合轻质土的吸水率,但效果有限,且也会因为相容性问题引起消泡进而造成土体密度的明显增大。     

塑料排水技术及其在环境岩土工程中的应用

介绍了常用塑料排水材料及其技术要求和性能;阐述了目前国内塑料排水技术在环境岩土工程中的应用状况,并就应用塑料排水技术解决岩土工程中的安全、生态和环境保护等问题提出了思路。笔者认为在岩土工程建设中,根据工程场地的地理、地质和生态环境条件,合理采用塑料排水材料,充分应用塑料排水技术,可以有效地保证工程设施的安全,实现环境岩土工程系统的相互促进和协调发展。文中同时介绍了塑料排水带真空和堆载预压地基固结渗透量的计算方法,可供参考。     

土拱效应在抗滑桩工程中的应用

抗滑桩是边坡支挡工程中常用的一种结构物,具有施工快和安全可靠等特点,是整治滑坡的主要工程措施之一。同时,在抗滑桩设计中,桩间距又是一个非常重要的指标,而以往一般是根据经验确定桩间距,这样确定的值往往偏小从而造成投资的浪费,或偏大从而造成抗滑桩作用失效。从土拱效应出发,研究了土拱效应在抗滑桩工程中的形成机理、存在条件、形状和影响因素,同时分析了基于土拱效应的抗滑桩桩间距的计算方法。最后以某实际工程为例,结合上述方法,用Matlab等数学软件求解了该实际工程基于土拱效应的抗滑桩桩间距值。