纳子峡混凝土面板堆石坝垫层及主堆石区渗透变形室内试验分析

根据大通河纳子峡面板砂砾石坝的工程特点和料场情况,对纳子峡水电站下游C1料场B、F区及河床的天然砂砾石土科做了筛分试验,绘制了土料的颗粒级配曲线,得出C1料场B、F区土料满足垫层设计要求,且F区土料更优；同理天然砂砾石亦满足主堆石区料设计要求.根据设计要求的颗粒级配、砂土的相对密度、压实度等,对垫层2A1、砂砾石料区3B1土料做了渗透变形试验,发现土料渗透变形破坏均经历了土样保持原状、细颗粒浮动、形成渗漏通道及土样完全破坏4个阶段,绘制了流速-渗透坡降双对数曲线图,据此求得了垫层2A1、主堆石区3B1土料的临界坡降,再根据现行规范取安全系数2 0,从而求得垫层2A1、主堆石区3B1土料允许渗透坡降分别为0.463、0.163.     

上覆压力对深厚覆盖层地基渗透及渗透稳定性的影响

为了研究不同上覆压力对深厚覆盖层中管涌型土层的渗透及渗透稳定性影响,利用土体渗流—应力耦合装置,在施加不同上覆压力(0、0.3、0.5、0.7 MPa)的条件下,对缺级配砂砾石进行渗透破坏试验。结果表明,随着上覆压力的增大,土体在渗透破坏过程中,局部的渗透特性变化和渗流场分布均存在差异性,反映了细土颗粒被运移和填充孔隙的情况不同,从而影响了水力坡降在局部的分配情况;上覆压力的增大使得土体稳定渗流阶段和渗透破坏阶段的渗透性出现不同程度的减小,临界坡降和破坏坡降的变化与上覆压力之间存在相同形式的非均匀变化关系。     

某多层结构堤基土体渗透变形机理模拟研究

针对某多层结构堤基渗透稳定性问题,采用基于离散元理论的颗粒流方法,建立堤基概化颗粒模型并进行渗流模拟,研究多层结构堤基渗透变形发展过程及颗粒流失量、孔隙率等参数的变化规律。结果表明,对于上覆粘土,下部为级配不良中砂和级配不良细砾的土层结构,发生渗透破坏时土体颗粒流失主要发生在中砂层,渗漏通道表现为由渗流出口逐渐向上游发展,由于流失量持续增大,造成该土层逐渐被掏空并导致上覆粘土层塌陷破坏;细砾石层颗粒流失量较小且趋于稳定,不会演变为管涌破坏。     

富浆胶结砂砾石抗冻性能试验研究

胶结砂砾石作为一种新型筑坝材料抗冻性能较差,采用富浆胶结砂砾石作为胶结砂砾石坝防渗保护结构材料,探究了外加剂对富浆胶结砂砾石抗冻性能的影响,通过冻融试验分析了冻融过程宏观特性,利用压汞试验、扫描电镜和X-Ray衍射试验,探求了富浆胶结砂砾石的冻融破坏的微观机理。试验结果表明,富浆胶结砂砾石冻融过程是水化产物结构由密实到疏松的过程,掺加外加剂对富浆胶结砂砾石的冻融破坏起到了很好的抑制作用。     

土体渗透变形及渗透破坏过程中分形特征初探

根据天然土体及室内配制土样颗粒分析、干密度、渗透、渗透变形试验结果,基于土体分形理论计算了土体质量分维数,土体孔隙度、不均匀系数、中值粒径、干密度、渗透系数与分维数关系密切。当分维数较大时,表示小于某粒径颗粒累积含量较少,颗分曲线越平缓,土体有粗化现象,不均匀系数及中值粒径都在增大,孔隙度减小,干密度增大。利用土体分维数可判断出土体渗透破坏形式（如管涌、流土）,土体发生渗透破坏后分维数减小,渗透破坏过程中分维数逐渐减小,并随流失颗粒粒径的增大而加速减小。     

堤基渗透破坏的研究现状及其破坏过程的数值试验

针对堤基渗透破坏早期研究中未完全重视介质的各向异性和非稳定性对渗透破坏过程的影响问题,在借鉴早期研究经验的基础上,考虑堤基各向异性对渗透破坏过程的影响,并进行了一系列堤基渗透破坏的数值试验.结果表明,各向异性的提高虽增加了堤基发生渗透破坏的风险,但可遏制渗透破坏的发展;同时,各向异性的提高亦使砂层内部垂向坡降相对集中和渗漏量增加.     

堤基管涌侵蚀破坏过程的无单元法模拟

针对堤基管涌侵蚀破坏过程的复杂渗流场模拟问题,采用无单元Galerkin法数值模拟研究管涌动态发展过程及机理,介绍了管涌区域破坏的判别方法、管涌尖端附近节点加密方法等,并结合砂槽模型试验和有限元模拟结果对无单元法的计算结果进行了验证与分析。结果表明,采用无单元法计算得到的管涌渗流场和有限元计算结果基本吻合,且管涌发展过程和模型试验结论较为一致;获得了管涌侵蚀破坏过程中管涌通道尖端水平渗透比降的变化规律,弥补了砂槽模型试验的不足。     

堤基管涌破坏过程中的声发射信号特性研究

通过自行设计砂槽模型,开展了堤基管涌连续破坏的室内试验,研究了堤基管涌连续破坏过程中的声发射信号特性。通过对比分析管涌连续破坏过程中测压管水头的变化与声发射特性参数,发现管涌连续破坏过程中有明显的破坏阶段性,可分为未发生管涌、管涌发生初期、管涌发生后期3个阶段。通过分析管涌连续破坏各个阶段声发射信号的波形,发现堤基管涌连续破坏过程的声发射信号多为突发型信号。利用二进离散小波包对声发射信号进行频谱分析,发现管涌连续破坏各个阶段的声发射信号主频主要集中在[0 62.5]kHz频带,管涌发生初期和管涌发生后期的声发射信号主频范围为20~30kHz,未发生管涌阶段则主频偏小为2~7kHz。     

无粘性土及粘性土渗透破坏试验与渗透变形分析

针对堤坝土体渗透变形出现后内在隐患会加速渗透破坏发展问题,根据土的渗透稳定理论,对砂砾石、砂性土和粘性土等堤坝填筑材料的渗透破坏发展过程做了物理模型试验,并论证了不同性质土体在各个阶段的稳定性。结果表明,渗透破坏是逐步发展的过程,先出现局部变形,随着水头增加,局部变形区域逐渐扩大,引起了整体变形,接着变形区连通上下游,当水头继续增大时土体破坏失稳;渗透破坏锋面附近往往出现坡降集中现象,为渗透破坏的继续发展提供动力。     

基于损伤理论的胶凝砂砾石坝运行期冻融仿真分析

为研究冻融对胶凝砂砾石坝正常运行造成的影响,以守口堡胶凝砂砾石坝为研究对象,结合胶凝砂砾石结构冻融损伤特性,建立三维有限元冻融损伤模型,对坝体运行期不同工况下的温度、应力及损伤状况进行仿真分析。结果表明,普通胶凝砂砾石除易冻融破坏外,还易发生拉裂破坏;添加外加剂后抗冻性提高,但还不足以抵抗冻融;"金包银"措施能够有效改善坝内胶凝砂砾石的温度、应力状况,使其免受冻融影响,保证永久性水工建筑物运行期安全稳定。     

不同冻融循环次数下胶凝砂砾石抗冻性能的试验研究

为研究胶凝砂砾石的抗冻性能,做了不同水胶比和养护龄期的标准试件的室内试验,研究了不同冻融循环次数下试件的抗压强度。结果表明,水胶比由0.6增大至1.4时,胶凝砂砾石抗压强度先增大后减小;水胶比为1.0时,胶凝砂砾石抗压强度最大。经历冻融作用后,水胶比为1.0的胶凝砂砾石试件的抗压强度仍最大。不同养护龄期下胶凝砂砾石的抗压强度差别较大,养护龄期越长,冻融循环作用后的抗压强度越大。相同冻融循环次数下,养护龄期为28d的胶凝砂砾石比养护龄期为7d的胶凝砂砾石的抗压强度高出57%~76%左右。     

砾质土心墙裂缝自愈与反滤保护试验

针对砾质土土石坝运行过程中裂缝的抗渗能力及反滤保护作用等问题,开展了砾质土心墙在反滤保护情况下的裂缝自愈物理模型试验,分别模拟了垂直裂缝和贯穿型水平裂缝下心墙的渗透稳定和反滤保护过程。试验结果表明,随着水头的连续增加,裂缝出现愈合〖CD1〗形成〖CD1〗二次愈合的过程,且多次重复,直至出现贯穿上下游的破坏;裂缝发展过程中,心墙和下游反滤区出现交替的坡降集中现象,有利于裂缝的愈合;反滤及水头施加方式对裂缝的发展影响较大。     

二次加砂工艺技术在玛北百口泉组砂砾岩的应用

准噶尔盆地环玛湖凹陷西斜坡三叠系百口泉组砂砾岩储层厚度大,具有低孔、低渗特征,油层居于储层上部,局部存在水层,储层压裂改造难点是控制人工裂缝向下延伸以及支撑剂的合理铺置。所谓二次加砂技术,是在压裂过程中,完成第一级加砂后停泵,待裂缝闭合,进行第二级加砂,每级加砂都是相对独立完整的泵注过程,该技术具有下列优点:控制裂缝高度向下延伸,具有控缝高作用,二次加砂压裂后的裂缝长度大于一次加砂(同等加砂规模下);支撑剂向上充填,正好充填在油层位置,有利于油气生产;压裂缝具有支撑裂缝宽度大,填砂浓度高,导流能力强等优点,满足低渗透油藏对裂缝导流能力的要求。在二次加砂技术基础上,针对不同的储层类型,开发出三种组合压裂工艺,分别为二次加砂+分层压裂组合工艺、二次加砂+前置滑溜水组合工艺、二次加砂+控缝高组合工艺。经过多井次试验,三种工艺均获得理想压裂效果。实践证明,二次加砂及其组合技术在玛湖凹陷储层具有很好的适应性。     

胶凝砂砾石弹性模量测试方法的试验研究

胶凝砂砾石作为一种低强度、低弹性模量的新型筑坝材料,目前尚无统一的测试标准,采用不同测试方法的结果势必有很大差异,从而会影响胶凝砂砾石坝的设计。为此,分别采用通长变形、中部变形、端部变形及内部埋设差动式电阻应变计4种测试方法对胶凝砂砾石材料的弹性模量进行对比试验,并评估了弹性模量测试加荷速率的控制、预压次数及割线法的适用性等问题。结果表明,端部测长法比较适用于胶凝砂砾石弹性模量的测试,对于规范和统一胶凝砂砾石弹性模量的测试以及胶凝砂砾石坝的进一步发展起到了促进作用。     

某水库副坝坝基渗漏成因分析及渗透稳定性计算

针对某水库副坝坝基长期存在的渗漏问题,在综合分析历次地质勘察结果的基础上,采用高密度电法对副坝进行无损探测,同时,采用有限元法对副坝渗流性态进行二维数值模拟,分析坝基渗漏对副坝渗透稳定性的影响。结果表明,副坝坝基渗漏主要是由于坝基存在强透水的砂砾石层;副坝坝基渗漏未彻底解决的主要原因是已采取的防渗措施不当或存在质量缺陷,1978~1979年实施的桩号0+678~0+700段沟槽防渗墙存在缺陷,2000年实施的灌浆效果不佳;防渗墙失效后,副坝坝基砂砾石层在校核洪水位工况下可能发生渗透破坏,建议进一步采用混凝土防渗墙对副坝坝基进行防渗加固处理。