管袋坝芯砂体沿袋间接缝渗透试验研究装置及方法

为了对管袋坝芯砂体在单向流作用下沿袋间接缝渗透变形问题作较深入的研究,提出了一种试验研究装置及试验方法;详细介绍了装置设计原理,装置组成部分;并叙述了试验方法,包括试验材料和试验过程,试验过程主要分为试验准备、试验实施、试验后处理3个步骤;最后,阐述了管袋坝芯砂体在单向流作用下沿袋间接缝渗透变形试验研究基本目标,包括渗透变形机理、渗透变形影响因素、渗透破坏判别方法以及渗透破坏防止措施.     

波浪作用下管袋坝袋间接缝冲刷试验装置及方法

为模拟波浪作用下管袋坝芯砂体沿袋间接缝管路接触冲刷过程,自行设计了一套试验装置;该装置主要包括波浪发生器、管路、砂箱及信息采集设备;针对该装置提出了相关试验方法,包括试验材料和试验过程;最后,对该装置及方法的有效性进行了验证,证明该装置和方法可以完成对不同周期、能量波浪作用下管袋坝袋间接缝冲刷过程的模拟.     

管袋坝接缝管路处渗透成拱的颗粒流模拟

管袋坝接缝管路处是管袋坝体的薄弱部位,易引发渗透破坏,使吹填土体眼管路接缝渐进性流出．经试验可知在较低的渗透坡降作用下,土体可以在孔口形成土拱．采用PFC颗粒流数值模拟软件来研究管袋坝接缝管路处土体在渗透作用下的成拱效应,得出对应不同摩擦系数的吹填土体成拱的临界渗透坡降．从细观角度揭示了既有竖向位移又有侧向位移情况下的土体成拱过程．经研究可知,临界渗透坡降J随摩擦系数f的增大而增大,且有效拱厚随吹填土的摩擦系数f的增大而减小．     

模袋性能的试验研究与模袋法尾矿坝稳定性分析

采用与施工现场一样的土工布和尾砂,对固结不同天数的模袋体进行了摩擦性能和受压性能的试验研究。在摩擦性能试验中,先是通过一种简单的室内斜坡滑移试验研究了不同固结天数的模袋体之间的摩擦性能。之后,为研究模袋体在受载作用下的摩擦性能,又对模袋体进行了直剪试验。摩擦性能试验结果表明:固结天数越长,含水率越少,模袋体之间的摩擦系数越大;对于相同固结天数的模袋体,两种试验方法测得的摩擦系数相差不大。在模袋的受压性能试验中,对单个模袋体进行单轴压缩试验,主要研究了不同含水率的单个模袋体的极限承载力。试验结果表明:在缓慢加载的条件下,虽然模袋固结度不同,但最后其极限承载力相差不大。最后,依据极限平衡理论讨论,提出了一种适合分析模袋法尾矿坝整体稳定性的计算方法;并对模袋法尾矿坝整体稳定性的相关问题进行了讨论。分析结果表明,对于容易发生浅层滑动的坝体而言,模袋法尾矿坝较常规尾矿坝有更好的稳定性。     

模拟管袋坝接缝管路的糙率率定试验方法

为了解决模拟管袋坝袋间接缝管路的糙率边界条件模拟和观察试验的矛盾,自行设计一套糙率率定的试验装置,主要包括供水设备、模拟管路和数据采集设备.针对该试验装置提出了相应的试验原理和试验方法,并验证该试验装置及试验方法是可行的.在此基础上进行了纱网糙率率定试验,选出适当糙率的纱网完成对管路边界条件的模拟,同时满足观察管路中砂体的运移状态的需要.     

袋装膨胀土组合体渗透特性大型模型试验

为探究袋装膨胀土组合体的渗透演化规律,研制了大型渗透试验模型箱,针对土工袋排列方式、袋体缝间填土、渗透水流方向和渗透水头大小等实际修复工程关注的主要因素开展渗透试验。试验结果表明:袋装膨胀土组合体的水平向渗透系数大于竖向渗透系数,入渗的水分能够沿土工袋水平层间缝隙快速排出,不易进入下卧层的压实膨胀土渠坡;袋装膨胀土组合体的渗透性主要取决于袋间缝隙的大小,排列方式对袋装膨胀土组合体结构渗透性的影响实质是改变了袋间缝隙的数量和形状大小;袋装膨胀土组合体的袋间缝隙填土后,竖向的渗透系数变化较小,而水平向的渗透系数明显减小;袋装膨胀土组合体在实际运行时,若不在缝间填土,则对水平向层间排水有利。     

管袋堤坝在水流作用下的稳定性模型试验

通过水流作用下管袋堤坝的稳定性模型试验,对边坡坡比、坝高对管袋堤坝稳定性的影响进行了研究.试验结果表明:随着边坡坡比的增大,其所对应的临界作用流速、临界坝顶水深及临界垂线平均流速均有增大的趋势;随着堤体坝高的增加,其所对应的临界作用流速、临界坝顶水深及临界垂线平均流速均有减小的趋势.在试验结果的基础上分析了水流作用下管袋堤坝的稳定公式.分析结果表明:随着边坡坡比的增大,管袋堤坝的稳定性有所提高;管袋堤坝坝高的增加却导致了其过水稳定性的降低.     

土工袋一体化柔性挡墙结构的性能

土工袋体之间摩擦力不足是造成土工袋挡墙整体性较差的主要原因,现阶段增强土工袋挡墙整体性的研究较少。以传统土工袋挡墙为基础,通过对墙体结构形式进行改良,提出了一种土工袋一体化柔性挡墙结构。结合室内模型试验,研究了以砂土为填料的土工袋一体化柔性挡墙结构在竖向和水平荷载作用下的墙面位移、受拉装置的应力分布规律,并与传统土工袋挡墙和加筋土挡墙进行对比分析,探讨了该挡墙结构水平承载力机制及变形机理,并进行了稳定性分析。该柔性挡墙产生一体化效果并形成连续墙体,有效控制墙面变形,提高墙体抗变形能力,使其稳定性和水平承载力比传统土工袋挡墙高。     

充泥过程中土工织物管袋的受力和变形分析

为充分认识大型土工织物充泥管袋受力和变形的时变特性,并为管袋设计提供计算依据,采用无量纲化的方法,推求土工织物管袋在充泥过程中,从管袋顶部压力为零(即自由充填)到大于零(即通过泵压充填阶段)的拉力、变形形状以及充填高度随时间变化过程的解答。结果表明:当采用密度为ρ的泥浆充填横截面周长为L的管袋时,从自由充填到泵压充填的临界充填高度为0.1L,单位长度充填体积为0.04L2,对应的管袋拉力为0.002 5ρg L2;管袋在达到临界充填高度后,需要持续增加泵压才能使其继续充填,所需泵压与管袋拉力均随充填高度呈非线性快速增长。     

土工袋挡土墙小型振动台试验

通过小型振动台试验,研究了以天然河沙为填料的土工袋挡土墙在水平向不同振动加速度下的位移、动土压力以及水平加速度的分布规律,并与水平加筋土挡土墙和传统的刚性挡土墙进行了对比分析。结果表明,输入加速度不超过0.3g时,土工袋挡土墙位移变形比刚性挡土墙略大,但是随着输入加速度继续增大,刚性挡土墙发生整体滑移,以致倾覆破坏,而土工袋挡土墙依然稳定,显示出良好的抗震性能。水平加筋土挡土墙的位移一直大于土工袋挡土墙与刚性挡土墙,峰值出现在1/2倍墙高处,且随着输入加速度的增大,挡土墙中上部外凸变形越来越显著;土工袋挡土墙的动土压力系数与墙体位移相对应,沿墙高呈非线性分布,中上部较大、下部较小;土工袋挡土墙的加速度放大倍数随着输入加速度和墙高的增大而增大,均小于水平加筋土挡土墙与刚性挡土墙。同时,针对土工袋挡土墙的破坏失稳模式,对顶部进行加筋处理,可以进一步提高土工袋挡土墙的抗震性能。     

不同袋内材料对土工袋单元体静动力剪切特性的影响

为了进一步研究不同袋内填充材料对土工袋单元体在静动力作用下剪切特性的影响,采用室内大型剪切系统对不同袋内填充材料土工袋单元体进行了一系列单剪试验和循环剪切试验。结果表明：土工袋单元体表现出的剪切变形规律基本符合摩尔-库仑屈服准则,其抗剪强度主要由土工袋表面张力和袋内土体颗粒之间的摩擦力共同提供;不同袋内填充材料对土工袋单元体的剪切变形特性有一定的影响,相对于壤土土工袋、碎石土工袋,天然河砂土工袋单元体的抗剪强度、阻尼消能效果与抵抗变形的能力均相对更好,因此从抗剪强度及减振消能特性的角度看,实际减隔震工程中采用河砂装填是一个较好的选择。     

橡胶坝坝袋气鼓问题的处理方法

施工、运行期间防止空气进入橡胶坝坝袋是消除坝袋气鼓的关健．从进水泵水源自动补偿后排出的空气是产生气鼓问题的主要因素,充水管、排水管与溢流管的合理设置是解决气鼓的方法。     

洲头咀沉管隧道干坞抽水扰动下模袋砂围堰力学响应研究

为深入研究模袋砂围堰对沉管隧道干坞抽水力学响应规律,以广州洲头咀沉管隧道模袋砂围堰工程为背景,建立干坞抽水全过程精细数值模型。计算验证了钢板桩+袋装黏土组合芯墙止水性能。分析了干坞抽水引起的模袋砂围堰变形规律。并揭示了围堰土工模袋张力分布规律,此外提出模袋张力简化计算方法。研究表明:模袋砂围堰钢板桩+袋装黏土组合防渗芯墙止水效果良好,能有效控制临江侧水流渗入干坞侧;干坞侧抽水对模袋砂围堰变形产生了显著的影响,变形与坞内下降水位近似呈同向线性关系;坞内水位降低使围堰重度由浮重度变为干重度,引起模袋砂压实而出现较大竖向位移;围堰竖向压缩和水头差引起的渗流作用又促使围堰的水平位移;模袋砂围堰中土工模袋受到的张力随着坞内抽水水位的降低近似线性增大。模袋张力简化法计算值与数值计算结果对比表明,模袋张力采用的简化计算方法具备合理性。     

袋滤技术用于柴油机微粒排放控制

首次提出采用袋滤技术降低柴油机微粒排放的方法，选择了滤料、清灰方式及滤袋结构，可行性试验表明，袋滤器在不同工况下，均可命名柴油机排气的烟度降至０．２ＢＳＵ以下；稳定工况下，袋滤器压降与时间有较好的线性关系；滤袋变形清灰方式的清灰效果较好。     

某水电站泄水边坡形成机制分析

以黄河上游拟建的茨哈峡水电站坝后泄水边坡为研究对象,通过野外地质调查、室内试验及数值模拟对其变形破坏特征及机制进行探究。研究结果表明:泄水边坡中上部发生卸荷拉裂破坏;坡体中部发生蠕动变形,表现为平硐内岩体的弯曲倾倒;坡体下部为弱风化岩体,有缓倾节理面发育。该边坡变形破坏机制为顺向层状边坡在自身重力作用、河流的下切作用、上覆岩体的崩塌、坡积物沿坡面的下滑力以及降雨作用下,产生向外的弯曲变形,随着外力作用的继续,岩体弯曲变形向深部和下部发展,坡体表层岩体发生倾倒变形破坏。     

橡胶坝坝袋锚固施工技术

橡胶坝作为新型的坝型,具有操作灵活,升降自如,造价低廉安装维修等优点,但是,橡胶坝的施工难度较大,可操作性较差,一般坝高不易过高,承受水压不易过大,尤其是施工中的坝袋锚固问题更加棘手。以高台县一级、二级橡胶坝施工过程为例,主要介绍了橡胶坝的坝袋锚固施工的具体方法,并针对橡胶坝常见的漏水问题进行了施工过程分析,研究其原因以及处理对策。     

土工袋防渠道冻胀水-热-力耦合数值模拟

根据水-热-力耦合计算模型,编制相应的有限元计算程序,并结合寒冷地区渠道工程进行数值计算,分析渠道建成后2 a内渠坡的温度场、水分场及位移的分布规律。计算结果表明:渠坡在冻融过程中表现出显著的冻胀、融沉变形特性,且冻胀和融沉变形不可逆;土工袋处理渠道对冻土渠坡具有较好的防冻胀效果,土工袋具有较小的导热性,可以有效减小渠坡内部土体温度受大气温度的影响,从而减小渠坡发生冻胀融沉变化的可能性;土工袋可以抑制毛细水和薄膜水的上升,可减小土工袋层及下部土体中的水分迁移,从而保持渠道内较为稳定的含水量,减小渠坡表层的冻胀量;土工袋具有一定的强度且在自身袋子张力作用下能够抑制部分冻胀变形,从而减小渠道衬砌体由冻胀引起的破坏。同时,渠道表层用土工袋处理后,渠坡内部温度可以较快达到稳定状态,运行2 a后可在地基2 m以下位置形成较为稳定的常年冻结层。     

堤(坝)基层状粗粒土发生渗透变形的颗粒运移规律

堤(坝)基常出现强弱互层的土层结构,具有代表性的主要由强透水砂砾石层、弱透水细砂层和强透水砂砾石层组成,渗透时各土层微观的颗粒运移规律对于揭示堤(坝)基渗透变形和破坏机理至关重要。采用三维颗粒流程序并结合"反演模拟法",准确对颗粒细观参数进行了标定,有效的模拟了该多层堤(坝)基渗透变形的发展过程,获得了堤(坝)基渗透变形过程中的颗粒运移特点及颗粒流失情况。结果表明:渗透破坏主要发生在上部砂砾石层中,随着渗透破坏的持续发生,逐渐影响下部土层,该层中细颗粒在粗颗粒孔隙间移动而后逐渐流失,属于典型的管涌破坏。中间细砂层在上部砂砾石层管涌破坏后,其颗粒最先在管涌口正下方Z4区发生流失,其余区域颗粒流失相对较晚,且颗粒流失量均随着计算时间步的增加而增加,导致细砂层出现小范围的变形。随着计算时间的增加,上部砂砾石层的下沉量是逐渐增加的,当上部砂砾石层细颗粒流失达到一定程度,堤(坝)基发生破坏,将对上部建筑物产生重大危害。为从微观角度认识多层堤(坝)基流渗透破坏提供了一定参考。     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学两方面的原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明,模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。     

河流崩岸防治的模袋排帘法及模型试验

为解决冲刷引起的崩岸问题,结合土力学和水力学原理,提出了崩岸防治新措施——模袋排帘。通过室内水槽模型的含沙水流试验,测量泥沙冲淤地形变化,对所提出的模袋排帘的功效进行了直观的验证。结果表明:模袋排帘结构形式能有效调整近岸坡水流结构;透沙窗的设置,适应河流悬沙分布特征,实现了局部淤积、稳定岸坡地形的目的;大大降低岸坡上的排体覆盖率,经济成本得到削减,且施工方便。