降雨入渗对微生物注浆加固边坡的稳定性影响研究

利用微生物注浆加固边坡,分析降雨入渗作用下微生物注浆加固土体的非饱和土-水特征参数,并采用Van Genuchten公式进行拟合,获得微生物注浆土体渗透函数的特征参数。利用MIDAS/GTS分析降雨入渗条件下,坡面加固边坡的非饱和土体,在流固耦合作用下的暂态孔隙水压力,并用于考虑基质吸力影响的边坡稳定性计算。根据设定的降雨情况,探讨了注浆边坡在不同降雨强度、不同降雨持时的稳定性。结果表明:微生物注浆加固可以有效减小降雨入渗对边坡的影响,对提高边坡的稳定性具有明显的促进作用;相同加固方案、相同降雨持时情况下,降雨强度越大,边坡的稳定性越差,其中当降雨强度达到30mm/d时,所有加固方案的边坡处在失稳状态;降雨持时相同,随着注浆加固厚度的增加,坡体孔隙水压力负值区减少,边坡的稳定性进一步增加。     

根系桩的竖向承载力试验研究

针对桩在近海滩涂中下沉的问题,提出了一种根系桩,给出了其施工工艺。以根系桩为研究对象,采用了室内模型试验的方法,研究了根系桩的竖向承载力,对比分析了根系桩与圆桩及锚刺桩的承载力差异,给出了根系桩在江苏盐城市的斗龙港和川东闸的海平面高程观测中的应用实例。结果表明:根系桩比圆桩和锚刺桩的竖向承载力高,施工可行,简单实用。本文研究成果可以为软基处理、河道防冲刷、边坡加固等类似工程提供参考。     

高石碑枢纽出水闸水泥土搅拌桩施工技术

南水北调引江济汉高石碑枢纽出水闸工程地层为壤土、粘土、砂层及砂卵石,地质条件复杂、地下水位高,增强地基承载力以满足设计要求是工程的重要课题。通过采用水泥土搅拌桩施工技术对地基进行加固处理,在短时间内很好地提高了地基承载力,保证了施工质量,为出水闸建设按期完成提供了重要保障。     

鲜兴灌区渠首泄洪闸闸室结构有限元分析

以黑龙江省鲜兴灌区渠首改造工程新建的泄洪闸为研究对象,利用三维有限元软件ANSYS建立了闸室结构与地基的整体模型,通过完建期、灌溉期、校核洪水位以及冻胀工况4种工况对闸室结构进行有限元分析,得到闸室结构的应力和位移值;对比分析了4种工况条件下不同荷载组合的闸室结构应力和位移分布规律.结果表明:该闸室结构的位移变化主要以沉降为主,4种工况沉降量普遍较小,最大、最小竖向位移分别为12.069和1.553 mm,未超过规范允许值,均出现在冻胀工况;最大拉应力为1.21 MPa,最大压应力为1.25 MPa,符合设计要求,分别出现在冻胀工况和校核洪水位工况.冻胀工况时靠边墩上游一侧底板顶部有应力集中的现象,需要对其提高配筋率,增加水闸结构整体稳定性.该泄洪闸结构的工作性态良好,能保证安全稳定运行.     

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。     

溢洪道陡槽加固措施中的齿墙计算方法

在水库工程加固设计中,溢洪道陡槽的稳定安全系数,有时达不到设计规范要求。目前对陡槽加固处理的措施通常是采用:①增加底板厚度,防止扬压力和水流产生的拖泄力将陡槽底板掀起;②在底板与基础之间加锚筋,防止扬压力和水流产生的拖泄力使底板下滑;③放缓陡槽坡度,增加陡槽的法向分力和减小水流下泄的拖泄力;     

粉喷桩在水闸软土地基处理中的应用

介绍了粉喷桩在汉南至白庙段长江干堤建筑物石山港闸重建工程软土地基处理中的应用。因该工程基础下卧层为厚达5.99mm的淤泥质粘土，其含水量较高，地基承载力较低，为提高地基承载力，减小建筑物沉降，在该闸软基处理中采用了粉喷桩加固措施，结果表明，建筑物运行可靠，设计合理，效果显著。     

砌石坝综合加固措施的渗流分析

针对铜鼓县大塅水库运行期存在的一系列安全问题,以6号非溢流砌石体坝段为研究对象,建立了该坝段除险加固前后的三维有限元模型,基于渗流场与温度场的相似性,利用ANSYS热分析模块,分别对运行工况和正常蓄水位工况下该坝段进行了渗流分析计算。结果表明:运行工况下加固后坝段的压力水头计算值与监测点的实测值吻合较好,数值模拟计算所得渗流场整体上能够较好的反映坝体和基岩的渗流场分布特征;正常蓄水位工况下,加固后的坝体自由面、压力水头和渗透压力均显著降低,坝体和防渗帷幕体的渗透坡降都较小;当设有衔接帷幕时,在坝基主帷幕与坝面防渗面板之间区域内水头值明显小于无衔接帷幕情况下该区域内的水头值。可以认为,新设的衔接帷幕能够将坝体防渗体与坝基防渗体有效连接,形成了一个完整封闭的防渗体系;综合加固措施的实施有效改善了坝体的渗流场状况,在防渗处理上能够取得预期的良好加固效果,同时,研究成果可为同类砌石坝工程渗流控制提供参考。     

喷锚支护技术在泵站改造中的应用

喷锚支护是应用于遂道开挖或建筑物深基础开挖过程中土坡稳定的一项新技术,目前在水利工程的施工中使用较少,江都一、二站翼墙的除险加固应用了这项新技术。在江都一二站的应用工程中,与挡土墙方案比较,采用喷锚支护不但工期短、开挖量小、施工方便,而且其造价也较低,可节约工程投资33%左右。江都一、二站采用墙后挖土减载换煤碴,埋设透水软管以降低墙后水位,临公路侧的开挖面采用喷锚支护的方案,喷锚支护的设计采用了加大喷锚孔径、重力注浆、增大主筋直径、增加锚固深度、加强与增加面筋、缩小锚固间距等措施。根据喷锚支护的设计原则,以江都一、二站喷锚支护为例,计算了喷锚支护的受力及安全系数,结果表明使用喷锚支护技术后边坡稳定好,有较高的推广应用价值。     

泥皮对灌注桩承载能力的影响研究

灌注桩桩侧泥皮的存在改变了桩土相互作用性状,降低了单桩承载力。以往对泥皮缺陷桩的各种实验研究都得出泥皮的存在会降低桩的极限承载力的结论,然而对其中的影响机理和改善措施却缺乏进一步的研究。鉴于对施工质量的需要,结合天津市某原水枢纽泵站工程,利用有限元法分析了泥皮对灌注桩承载力的影响,并且证明了有效改善泥皮桩承载性状的后注浆施工工艺。结果表明泥皮的存在使桩和土之间的法向应力减小,并且泥皮的润滑作用使桩土之间的极限剪应力减小。桩端后注浆技术显著的提高了桩侧摩阻力,改变了桩身轴力分布,延长了桩基弹性工作阶段,提高了单桩承载力,减小了桩基沉降。     

某水电站T形梁结构加固处理与承载力分析

以某水电站排架T形梁补强加固为例,介绍了采用碳纤维布半包裹梁腹板的加固方法,以控制T形梁裂缝的开展并提高其承载能力,分析了T形梁加固后的受力状况,给出了加固后的承载力计算公式。计算结果表明该方法能使T形梁承载能力提高60%以上,为有效解决同类实际工程问题提供了一种新的方法。     

预应力锚索桩板墙支护多级高填方边坡监测研究与分析

预应力锚索桩板墙作为一种加固多级高填方边坡的新型支护结构,加固效果显著,但由于边坡土体与支护结构作用机理复杂,相互影响较大,经常由于支护方案选择的不合理或者现场位移信息化监测不够导致高边坡工程事故时有发生,严重危害人们的生命和财产安全。以兰州市城关区白道坪石沟不稳定斜坡支护工程为依托,通过对支护结构位移、桩身内力以及锚索预应力监测值的采集归纳,详细分析研究了预应力锚索桩板墙在支护过程中的受力情况。分析结果表明锚索桩板墙在高填方边坡加固过程中效果表现良好,本次边坡支护完成以后最大位移为10 mm左右,最大位移变化速度为0.02 mm/d,最大加速度为0.025 mm/d~2,滑动趋势不明显。桩身所受弯矩正负交替,避免了单级增大,支护桩嵌固段因其桩后填土的负摩阻力作用,使其只受压,增加了支护桩的嵌固能力。锚索首次张拉以后预应力损失量为15%～20%,二次张拉以后损失较小,满足工程使用要求,能很好的避免因预应力损失造成的影响,并且锚索预应力和边坡土体应力调整之后,协同工作良好。     

基于BP网络和Monte Carlo法相结合的堤防渗流稳定可靠度分析

将可靠度理论应用于堤防工程的渗流稳定分析，传统Monte Carlo法与有限元相结合时存在有限元计算次数多，计算量大，计算时间长等不足。将BP网络和Monte Carlo法相结合，根据堤防渗透破坏的特点，考虑土体抗渗材料参数的变异性及其相关性，建立了堤防渗透破坏有限元计算模型，并运用编制的渗流可靠度分析程序进行计算分析。以某堤防典型断面为例，计算分析了该堤防渗流破坏的概率，给出了除险加固意见，结果较好地反映了工程实际情况；与传统Monte Carlo法所需有限元计算次数和时间进行比较，大大减少了有限元计算的次数，从而节约了计算时间，提高了工作效率。     

基于多目标粒子群算法的停泵水锤防护优化

为使泵站系统安全可靠运行的同时降低工程投资,采用多目标粒子群算法对停泵水锤防护进行优化计算,以单向调压塔的直径、初始液位、泵出口阀门的关闭规律为设计变量,目标是控制单向调压塔的体积以及系统的最大压力和最小压力,结合工程要求及规范确定了设计变量的范围和约束,通过迭代计算确定了最优的单向调压塔设计尺寸和阀门关闭规律。结果表明:优化后调压塔有效体积减小44.1%,最大水锤压力相比事故停泵减小168.5 m,该算法能够有效地应用于水锤防护的多目标优化问题中,得到了可靠且经济的防护方案。     

基于有限元法的大跨度预应力渡槽地震响应分析

以目前国内跨度最大的菜子冲预应力渡槽为研究对象,利用三维有限元法,通过模态分析及谱分析计算,比较分析了渡槽以及下部结构在静力荷载作用分别与设计烈度和校核烈度地震荷载作用相叠加的情况下,渡槽及下部结构整体以及特定断面的位移场和应力场的分布状态,结果表明,槽墩与基础接触面背风一侧局部会出现拉裂破坏,宜采用八字形槽墩(即扩宽槽墩下部);同时基础底部铅直向压应力已超过基岩承载力,建议扩宽槽墩基础和对基岩进行固结灌浆提高承载力.计算成果为实际工程设计提供了重要参考.     

降雨条件下岩体边坡稳定性数值模拟与分析

根据某高速公路岩体边坡的实际情况和基本资料,选定典型边坡,建立降雨入渗条件下该边坡非稳定饱和一非饱和渗流分析的有限元模型,分析在汛期暴雨和平均降雨两种工况下边坡内的地下水渗流场及其变化规律,确定地下水荷载。进一步模拟边坡分级开挖、支护过程,计算分析各阶段边坡应力变形规律和位移变化,以及在2种工况下的边坡稳定性。结果表明,降雨后的最小安全系数比降雨前有所减小,局部安全系数小于1．0,有滑坡危险;锚索支护后降雨的最小安全系数比支护前要大,较小安全系数的分布范围有一定的减小,安全系数提高幅度较大,能满足稳定性要求。该结果不仅可以为工程施工提供科学的理论依据,而且对边坡加固措施以及滑坡的预测预报也具有重要的指导作用。     

SY土壤固化剂对砂质粉土工程性能的影响研究

采用SY土壤固化剂,以砂质粉土为固结对象,分别在水泥含量10%、15%和20%,固化剂掺量为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%时,制成最大干密度的试样,进行了3、7、14和28 d无侧限抗压强度试验,28 d劈裂抗拉强度试验,水泥含量20%时,1.0%、1.5%和2.0%固化剂掺量时的抗渗试验,以及水泥含量20%、1.5%固化剂掺量时的冻融循环试验。结果表明,SY固化剂能显著提高砂质粉土的力学性能、抗渗、抗冻性能;在同一个固化剂掺量下,其力学性能、抗渗、抗冻性能随着水泥含量的增加而提高;固化剂掺量、水泥含量与土壤含量三者之间存在协调性。SEM测试和机理分析表明,SY土壤固化剂生成的大量二氧化硅凝胶和微膨胀的钙矾石晶体,使内部结构更加致密,从而提高了砂质粉土的宏观力学性能和抗渗、抗冻性能,可用于渠道防渗工程中。     

河沟头渡槽50m跨预应力引槽箱梁槽身结构设计

河沟头渡槽是黔中水利枢纽一期工程总干渠上的一座关键建筑物,其引槽为50m跨预应力箱梁结构,采用箱形断面构造及三向预应力体系,具有自重轻、跨度大、承载力高、经济性优、施工简便等特点,使得50m级简支梁式渡槽仍然能保持较强的抗裂能力。结合渡槽自身受力、运行等特点,分别按照公路、水利行业有关规定开展相应计算分析,计算结果表明,在正常使用状况下槽身纵向最小正应力1.151MPa,不考虑竖向预应力钢筋情况下最小主拉应力-0.31Mpa,最大正压应力10.09MPa,水荷载导致的槽身下挠12.3mm,纵向预应力钢筋最大永存应力1207.07MPa,均能很好地满足各自体系的要求。     

滨海水闸闸下冲刷成因及布置优化分析——以瓯飞东2号闸为例

滨海地区水闸基础软弱,抗冲能力较差,闸下水位亦随潮汐涨落频繁,对水闸的防冲安全及运行维护带来巨大压力。以瓯飞一期围垦工程东2号闸为例,采用物理模型试验,对闸下控制潮位、消能工布置、海漫布置及冲刷时间等主要影响参数开展分析,初步揭示了闸下冲刷的成因及特点。并以此为基础,提出了改善方向及优化方案,消除了传统布置中存在的盘头冲刷问题,成果可为类似工程参考。     

连续反拱底板结构水闸加固改造的有限元分析

以某连续反拱底板水闸加固改造工程为例,建立反拱底板水闸改造前后三维有限元仿真数值计算模型,利用有限元计算软件模拟公路桥拱圈、工作桥的拆建,底板填平,新建支撑结构以及墙后减载等施工过程,实现拆除部分与新建部分的替换.通过改造前、结构拆除、减载、改造后4种工况的分析对比,研究了拆除、减载、新建过程对闸室底板应力状态的影响.研究结果表明:采用有限元计算可直观、准确地反应施工过程中底板应力变化趋势,主拉应力极值主要位于边孔部位;施工过程中,采取减载措施有效减小了底板受力,与未减载工况相比,底板主拉、主压应力极值分别减小了40%和55%,避免了施工期应力突变;反拱底板填平能够改善底板受力状况,改造后底板主拉应力减小了10%左右,主压应力由于受新建结构加重的影响有所增大.