覆盖层地基上惠水胶凝砂砾石拦河坝防渗设计方案研究

胶凝砂砾石坝的典型剖面是上、下游坝坡对称的梯形,断面大,应力水平低,经济环保,安全性高,对地基适应性强。目前,对软岩基上修建胶凝砂砾石坝的研究较多,而对于修建于覆盖层上的情况十分少见。贵州省惠水拦河坝工程为修建于覆盖层上的胶凝砂砾石坝。本文以此为例,建立二维有限元模型,计算分析防渗帷幕方案和截水墙方案的渗流场,坝基和坝体的应力变形特征及滑动面抗滑稳定性,进而探讨覆盖层上修建胶凝砂砾石坝的可行性。计算分析得出:两种方案的防渗效果良好,满足渗透稳定性要求,覆盖层坝基的沉降、应力都较小,变化均匀,满足承载力要求,坝体应力水平低,滑动面满足抗滑稳定要求。因此,覆盖层上修建胶凝砂砾石坝具有一定可行性,且综合考虑安全性和经济因素,防渗帷幕方案更具实用性。     

帷幕灌浆在水电站基础处理中的应用

帷幕灌浆在工程中适应性广,不受地基加固深度的限制。既可用于地基加固,又可用于砂砾石基础的防渗帷幕灌浆为减少坝基渗透及绕坝渗漏,防止对坝基岩体的渗透变形产生不利影响,同时,使坝基扬压力降至设计假定范围内,在基础防渗降压处理设计中采取了前阻后排,以排为主的措施。通过水泥灌浆在坝体上游及两岸山体内形成灌浆帷幕,达到前堵的目的,水泥灌浆填充地下水渗径,防止产生渗透变形。     

混凝土防渗墙技术在清泉林截潜工程中的应用

结合清泉林工程实例,介绍了混凝土防渗墙技术的造槽方法、泥浆制备、终槽及清槽换浆和混凝土浇筑等施工工艺和质量控制.实践证明,应用混凝土防渗墙技术对砂层或砂砾层进行截潜防渗处理,技术方案先进,防渗效果显著,值得推广应用.     

富浆胶结砂砾石防渗保护结构施工工艺及质量控制方法

针对常规胶结砂砾石耐久性不足的问题,根据"宜材适构"的筑坝理念,在胶结砂砾石中增加胶结材料用量,形成富浆胶结砂砾石作为坝体的防渗保护结构。结合国内第一座胶结砂砾石永久性工程——四川省顺江堰引水枢纽工程,进行了富浆胶结砂砾石防渗保护结构的骨料生产、拌和、运输、仓面作业等施工工艺研究,并分析总结了材料、拌和以及仓面质量控制的指标及措施。研究得到了一套适用于胶结砂砾石坝防渗保护结构的施工工艺和质量控制方法并成功应用,对指导该坝型的建设和推广具有重要意义。     

深厚覆盖层上面板堆石坝渗流敏感性分析

为研究防渗帷幕尺寸参数及坝基参数对大坝渗流的影响，以合理优化防渗系统的经济成本。以新疆某深厚覆盖层上面板堆石坝为例，通过自编程准三维渗流分析程序建立渗流模型；使用递进判别的敏感性分析方法，对防渗帷幕深度H、防渗帷幕厚度D、防渗帷幕渗透系数K_a、地基渗透系数K_b以及过渡区渗透系数K_c进行敏感性分析，确定各参数间的敏感性排序。实例分析表明，对单宽渗流量更敏感的参数为H、K_a、K_b，对防渗帷幕渗透坡降更敏感的参数为H、K_c。定量给出参数敏感性的显著性水平，提高敏感性分析的准确性和可靠性，可为深厚覆盖层上面板堆石坝渗流分析提供依据。     

南水北调兴隆枢纽围堰防渗方案

南水北调兴隆水利枢纽坝址区广泛分布第四系冲、洪积层，下伏第三系古新统含粉沙质泥岩。覆盖层厚达50余米，透水性强，承载力较低，施工围堰的防渗处理是本工程成败的关键。初步设计选定的围堰防渗方案为全封闭、全截渗的塑性砼防渗墙方案，成墙面积达24万m2。该方案虽然技术上可靠，但是也有造价较高和施工强度不易保证的缺点。从节约造价和满足施工强度要求的角度，对于可能适用于本工程的防渗墙方案和施工工法进行了探讨，并推荐了当地材料的塑性砼防渗墙、固化灰浆防渗墙、上墙下幕防渗方案作为本工程的备选方案，以满足施工强度的需要和达到节约投资的目的。     

引黄灌溉水库地下水环境问题及治理措施研究

针对引黄灌溉水库修建造成库区地下水位升高的问题,以濮阳水库为例,从水库改善库区生态用水,及对库区地下水环境影响程度角度出发,利用三维地下水渗流数值模型,对水库无防渗、铺盖和垂直防渗墙三种不同工况及防渗墙敏感性进行模拟,根据计算结果中水库渗漏量及库岸后地下水位的变化,选取最优的治理措施。结果表明：对于透水层较厚,地下水埋深较大的灌溉水库,全截式垂直防渗墙可以有效控制库区渗漏及对原有地下水环境的影响,改善库区生态用水条件。     

深溪沟水电站上游围堰渗流稳定计算结果分析

水利工程建设中,为了避免因围堰失事而造成毁灭性的破坏,需要对围堰的防渗、稳定等问题予以更多的重视.通过对大渡河深溪沟水电站上游围堰三维渗流稳定计算结果进行分析,比较了悬挂式防渗墙与全封闭防渗墙的差别,验证了土工膜和混凝土防渗墙的复合防渗体系的设计方案的合理性.     

基于数值实验的某水电站大坝三维防渗方案研究

某水电站左右岸坝肩均有一定厚度覆盖层,如不处理则存在绕坝渗流问题。设计在此考虑了两类防渗墙措施,即防渗墙不穿透粉质黏土层和防渗墙与基岩封闭,为了优化防渗墙的长度和评估渗漏量,在此设计了4种不封闭工况和2种封闭工况,目的是优化防渗墙长度。根据计算结果分析发现,发现不同部位的渗漏量、水力梯度和水头值均随着防渗墙的延伸单调递减,不封闭时存在渗漏量偏大和局部水力梯度不满足规范要求的问题;封闭时,则渗流量不大,且各部位水力坡降满足规范要求,推荐防渗墙封闭措施。     

深厚淤泥地基刚柔结构衔接段差异沉降优化控制分析

针对目前滨海地区深厚淤泥地基基础中的刚、柔性结构差异沉降优化控制问题,依托于滨海地区新建海堤与跨海大桥交叉影响案例,对刚性桩基海堤与柔性土石海堤之间差异沉降过渡段地基处理进行优化分析。利用大型有限元计算软件,对刚柔结构衔接过渡段采用3种不同地基处理方案(方案一:搅拌桩由深至浅;方案二:等深度不同置换率的搅拌桩;方案三:加筋桩网结合搅拌桩)计算比选,根据整体有限元建模计算分析,分别给出了刚柔结构在3种不同地基处理方案下的沉降、差异变位等成果。计算成果表明:海堤完工20 a时方案三(加筋桩网结合搅拌桩方案)桩基框架海堤靠近土石海堤侧端部最大工后沉降16.02 cm,比方案二减小3.88 cm,比方案一减小4.02 cm;且采用方案三时桩基框架海堤整体完整性较好,其伸缩缝、止水材料均未被拉坏。最后通过实际工程监测资料,表明采用方案三设计达到预期差异沉降控制效果。     

基于三维数值模拟的长大隧洞施工通风影响因素研究

传统通风设计主要依靠经验,不注重影响通风的实际因素,常常给地下工程施工带来不便。构建长大隧洞三维模型,采用基于流体力学理论的三维数值模拟,对比分析隧洞掘进长度、通风方案、断面尺寸、洞壁粗糙高度等因素对通风流场的影响,为优化地下施工通风设计方案提供理论依据。     

荞麦播种机气力集排系统螺旋式增压管设计与试验

针对播种机气力集排系统中种子流沿输种管侧壁进入分配器时,产生气种混合均匀性低、各行排量一致性差的问题,提出了螺旋式增压管,阐述了总体结构和工作原理,并对输种管和螺旋式增压管进行了设计,以荞麦为对象,开展了螺旋式增压管内种子群受力、运动及压损分析。基于CFD-DEM耦合仿真方法,通过单因素试验、最陡爬坡试验和中心复合设计试验研究了叶片数、扭转角、螺旋式增压管长度和输送气流速度对荞麦种子各行排量一致性变异系数的影响,仿真试验结果表明：当叶片数为3、螺旋式增压管长度为210 mm、扭转角为383°、输送气流速度29.30 m/s时,荞麦各行排量一致性变异系数为9.83%,达到最优。通过气力集排系统试验台架开展了不同型式增压管性能验证试验,结果表明：采用螺旋式、波纹式和窝眼式增压管的荞麦气力集排系统各行排量一致性变异系数分别为5.58%、6.85%和9.65%,最优参数组合条件下螺旋式增压管的仿真结果与台架验证试验结果相差4.25个百分点。提出的螺旋式增压管较传统增压管,增强了气种混合均匀性,提高了气力集排系统的作业质量,可为气力集排系统设计提供技术支撑。     

堤防渗流控制技术研究进展

综合起来,已有的堤防渗流控制研究主要集中在3个方面:垂直防渗技术的研究,探讨了悬挂式、半封闭式、全封闭式3种结构形式的防渗墙的防渗效果,影响防渗效果的主要因素;水平压盖技术的研究,主要分析了压盖宽度、厚度的确定问题;减压井技术的研究,探讨了减压井淤堵的原因及修复方法等问题。根据这3种堤防渗流控制措施对研究成果进行划分,作了系统的归纳和介绍,并对各类研究成果的合理性及应用情况进行了评价。最后,展望了堤防渗流控制研究的前景和发展方向。     

咸宁市牛鼻潭拦河水闸除险加固防渗设计

牛鼻潭拦河水闸运行多年,工程存在严重损坏,下游和两岸发生严重的渗流现象。为了继续发挥水闸的经济效益,需对水闸进行除险加固及防渗处理。本次防渗设计在原建工程的基础上,结合工程最新勘察地质资料,对闸室段基础采取灌浆帷幕防渗;拦河水闸两岸分别开挖素填土层和砂卵石层,回填粘土,形成截渗堤,并在左岸进行闸肩充填灌浆处理。采用改进阻力系数法对水闸防渗效果的分析表明,防渗措施降低了闸室的渗流和闸肩的绕流,保证了防渗系统的完整性和可靠性。     

微尺度内流流场数值模拟方法及实验

以Micro-PIV实验测量的微尺度流场为基础,利用Fluent数值计算软件设计最佳微尺度流动数值模拟方案.针对微尺度特性,采用设定壁面粗糙度和多孔介质模拟粗糙元的微尺度效应处理方法,利用Fluent软件提供的realizable k-ε模型和标准k-ω模型,分别在Reynolds数为100和300情况下对边长600μm的矩形断面的微通道内流场水流流动进行数值模拟,通过各种数值模拟方案下计算出的速度场与Micro-PIV实验结果的对比,得出以多孔介质模拟壁面粗糙元、配合realizable k-ε模型进行数值计算的方案是微尺度流场CFD的最佳方案.     

自适应弹塑性数值模拟系统的工程应用

数值模拟技术对于预示金属成形过程中的流动规律进而指导工艺过程及模具设计具有重要作用。国外已在金属成形数值模拟中引入自适应技术,该技术消除了网格生成的盲目性,实现了以尽可能少的计算量获得指定精度要求的解,而国内这方面的研究不多。本文研究开发了自适应弹塑性数值模拟系统,阐述了该系统的功能及特点,重点论述了系统的工程应用价值。     

射流式离心泵不同喉管长度对自吸性能的影响

为研究射流式离心泵喉管长度对泵自吸性能的影响规律,运用CFX软件提供的Eulerian-Eulerian多相流模型,对不同喉管圆柱段长度的射流式离心泵内部气液两相流动进行定常数值模拟,得到泵内部压力、气相速度以及的气相体积分数的变化规律,分析其对自吸性能的性影响,并通过试验进行验证.模拟结果表明:当喉管圆柱段长度为10 mm时,喉管处静压值将降低,卷吸作用得到加强,且其轴线上的气相过流速度进一步提高,整体增强了气相分离能力,泵的自吸性能明显提高;当喉管圆柱段长度为15 mm时,其对射流器内部静压值以及气相速度影响甚微,由于流动损失增加导致做功能力减弱,泵的水力性能降低.试验发现:当喉管圆柱段为10 mm时,自吸高度由原来的7.45 m提高至9.15 m,自吸时间也由原来的148.5 s缩短至90.0 s左右,自吸性能得到明显提高,且满足设计运行要求.     

基于CFD方法的阻抗式调压室阻抗系数研究

运用CFD的方法对T型分岔管和有连接管的阻抗式调压室模型进行了数值模拟。经比较得出,数值模拟计算所得的调压室阻抗系数与模型试验得到的经验值基本一致,表明CFD方法可以运用于调压室设计。通过对比研究发现调压室连接管的长短只影响调压室沿程阻力损失,与局部阻力损失并没有关系。     

长江干堤双透水堤基渗流稳定有限

利用饱和稳定渗流理论，对长江干堤典型的双透水堤基天然状态、采取水平防渗措施、采取垂直防渗措施的渗流场进行了有限元数值模拟，根据各计算工况下的总压力水头、渗透流速和水力梯度等值线图的对比分析，研究了这种工程地质条件下的堤坝渗流稳定性，研究发现单一渗流控制措施很难彻底解决所有渗流稳定问题，并最终确定垂直防渗措施为单一防渗措施条件下控制效果最好的方法。在此基础上，设计了综合防渗措施，并用数值方法检验了其合理性，经分析其渗流场，发现采取垂直措施、堤后戗台和沙壤土堤后盖重等措施所有渗流不稳定的因素都得到了有效控制。     

迷宫型灌水器流道结构与水力性能的模拟研究

为研究迷宫流道结构对灌水器水力性能的影响,利用有限元分析软件Femlab建立了不同流道断面面积和流道单元数模型,通过模拟得出灌水器流量压力关系和灌水器流速分布.分析表明:应用数值模拟的方法可以直观地反映灌水器内部水流运动规律;采用统计回归分析,灌水器的流量系数与断面面积呈正相关关系,与流道长度呈负相关关系;灌水器的流态指数变化不大;当流道长度和压力相同时,流量与流道断面面积呈正相关关系;当流道断面面积和压力相同时,流量随单元数的增加而逐渐减小,呈负相关关系.结果表明,采用有限元方法可以揭示迷宫型灌水器流道结构与水力性能之间的关系,对灌水器流道的结构设计具有一定的指导意义.