堤坝多集中渗漏通道位置温度探测研究

把渗漏通道虚拟为线热源,参数化渗漏通道的位置,利用迭加原理,推导了多个渗漏通道的温度场解析,再利用BURSA-WOLF模型进行坐标转化,最后运用最优化方法迭代出集中渗漏通道位置的数值解。结合工程实例,建立多个虚拟线状集中渗漏通道位置温度探测的二维模型。首先进行单个集中渗漏通道位置的最优化,如果残差平方和(SSE)足够小,则终止计算;否则计算下一个渗漏通道位置,直到残差平方和足够小。计算结果确定了陡河水库左坝肩中的两个较强的集中渗漏位置,估计了三个微弱的集中渗漏大致位置。该方法较同位素及综合示踪法定性分析更为精确。根据计算对主要渗漏进行了进一步治理,水库漏水量明显减小,说明该方法是有效的。     

堤坝渗漏圆柱状热源模型及试验研究

 集中渗漏的地下水在流动过程中与岩土体发生热交换,从而改变附近的地温状况。结合集中渗漏通道自身特点假定渗漏通道为圆柱状,对形成集中渗漏通道后的岩土体温度场和渗流场特征进行分析,建立圆柱状渗漏通道热源模型,分别描述渗漏通道内外的传热过程。根据渗漏通道内的水流导热微分方程进行推导,确定通道为有限长和无限长2种情况下的沿程温度分布公式,由实测的温度变化通过反演可求出渗漏流速。通过室内试验模拟地下水渗漏通道的传热问题,得到不同热源强度、边界条件、渗漏水流速等相关因素影响下温度场的分布情况,并计算出不同工况下的流速,与实测数据相比误差较小,由此验证所建立的热源模型和提出的计算方法是可行的。     

土石坝下伏基岩交错断层导水示踪研究

 截至2007年,深圳一水库实际渗漏量是设计渗漏量的10倍,渗流情况非常复杂。为找出渗漏量偏大的原因并确定渗漏通道的位置,运用综合分析法研究坝体的渗流情况。首先采用示踪法得到坝体温度场和流速场,找出渗漏异常区;其次通过温度异常区和测压管资料分析,得出渗漏区主要处于基岩中,并存在集中渗漏通道的可能;最后综合水库水文地质条件以及坝体施工过程,确定土石坝下伏基岩交错断层为渗漏主通道,在此基础上建立水库渗漏概念模型。综合分析方法能克服单一方法的多解性,是水库渗漏探测的有效方法,具有一定的工程意义。     

利用地下水温度场研究江都高水河船厂段堤防的渗漏

以江都高水河为例从地下水温度场的分布情况来研究堤防的集中渗漏通道。地下水温度场是研究地下水运动的一种良好的天然示踪剂。河水库水或发生集中的强渗漏时，由于库水、河水与地下水之间的温度差异，渗漏水必将对周围地层温度产生影响，从而在渗漏通道附近形成相应的温度场，通过钻孔中地下水的温度可以反分析堤防渗漏情况。     

天津地铁2号线联络通道冻结法施工温度场数值模拟

对天津地铁2号线博山道—津赤路站联络通道的冻结法施工温度场进行了数值模拟。考虑相变因素给出了人工冻土温度场方程和边界条件的设置,得到了冻结过程中温度场变化以及冻结壁的发展过程,对冻结管附近设置温度探测点得到了不同位置处人工冻土温度变化趋势。通过对冻结管外壁的热流密度积分得到了冻结管的散热率,根据换热公式对制冷系统的制冷量和冷冻液流量进行了评估。     

大坝渗漏传热模型及拉氏变换解

从理论上分析了大坝渗漏与温度场相互影响的机理,并根据热传导方程以及系统能量方程提出了大坝渗漏传热模型。根据一定的边界条件及初始条件推导出拉氏空间下以Bessel函数表示的无量纲解析解。运用围道积分法,得到实空间解。给出了工程应用实例,并用Mathematica软件包进行数值计算。     

熵权–集对分析模型探测堤坝渗漏

堤坝渗漏过程中水流携带的各种物质构成“信息流”,通过“信息流”中的“信息熵”可以确定地下流场的性质,其中运用水化学和环境同位素方法探测堤坝渗漏已经得到广泛应用。基于信息熵和集对分析系统理论,并结合水化学和环境同位素探测方法,建立了一种新的堤坝集中渗漏通道探测模型：熵权—集对分析模型。将PH,电导,Cl,δD和δO作为探测指标,依据探测指标和判断标准界限值的关系,对待测样本进行同一、差异和对立的集对分析,计算各探测指标联系度; 采用基于极大熵原理的熵权赋值法确定不同指标的权重,计算各样本综合联系度; 并据此将待测样本分类,进而确定钻孔内水的来源。最后将该模型应用于探测南方某水库堤坝渗漏问题,并利用流速和温度探测方法相互验证,分析表明：该模型探测结果跟流速和温度探测结果相吻合。     

堤坝渗漏通道热流耦合模型及试验研究

堤坝渗漏通道中水流与周围土体的热量交换可引起一定范围内的温度变化,因此渗漏通道可看作一个有限长线热源。堤坝浸润线以下存在着稳定的渗流场,可对坝体的温度场产生影响,但其影响未知。为此,通过分析点热源在移动介质中的温度响应来建立有稳定渗流影响的堤坝渗漏热流耦合模型,并设计了相应的试验平台,进行了试验模拟,分析了坝体中渗流场对温度场的影响。然后由实测温度通过模型反推出渗漏流速,并与试验设定值进行比较,误差在合理范围内。     

数值模拟研究堤坝基岩软弱结构面形成集中渗漏通道

国内外学者对堤坝渗透变形进行了大量的研究,但是他们把注意力主要集中在第四系松散层上。软弱结构面在适当地质环境条件下,可形成集中渗漏通道。针对前人对此研究不足,建立了基岩软弱结构面集中渗漏通道模型。根据集中渗漏通道的透水性能不同,数值模拟研究了其形成过程,及此期间堤内流场的变化情况。结果表明：基岩集中渗漏通道的发育,对堤内已发生的管涌有一定的影响,存在促使其进一步冲蚀扩展的可能性。工程实例验证了数值模拟结果在一定程度上的合理性。     

冲击试验在堤坝渗漏通道探测中的应用研究

 利用冲击试验测量平面中某一点渗透系数的特点,第一次将冲击试验应用到堤坝渗漏通道的探测的工程应用之中。以岭澳水库工程为例,通过一系列冲击试验的测量,判断得到桩号0+275～295区间的坝段存在渗漏通道。运用温度示踪以及电导率探测的方法,分析得到渗漏通道的位置范围,与冲击试验测量结果基本一致。对0+275～295坝段区域进行灌浆处理以后,通过记录水库库水位及坝后量水堰流量变化,发现灌浆效果明显,证明冲击试验的测量结果的正确性。冲击试验在寻找渗漏通道以及对土石坝进行检修加固等方面有明显的实际工程意义和广阔的应用前景。     

虚拟热源法研究坝基裂隙岩体渗漏通道

利用虚拟热源法研究坝基裂隙岩体中存在的集中渗漏通道。水库底部通常为低温水,而基岩温度随着深度的增加而升高,坝后温度异常区域可能存在库水渗漏。渗漏水与周围地层将进行热量的交换。低温的渗漏水从地层中吸收热量,而地层则释放出热量,根据能量守恒原理,这两个热量是相等的。将集中渗漏通道看作是一个虚拟线热源,通道以外地层温度的分布仅与渗漏带最外层的温度有关,与渗漏通道内部的温度分布无关,渗漏通道内部的温度是由水流带来的,其外部的温度是靠热传导进行。根据热传导及能量守恒理论,可以推导出温度在地层中的分布趋势,通过温度分布曲线可以确定渗漏范围,建立堤坝渗漏量的虚拟热源法模型;同时,对具体工程实例进行了定量计算。     

基于面状渗漏热源模型研究西藏江雄水库渗漏

根据江雄水库的坝区地质构造和工程地质状况,通过坝后探测沟的探测结果,发现江雄水库的渗水具有不同的来源,渗漏分布较广。在此基础上,结合钻孔温度探测和地层状况对0+615-0+655段典型渗漏部位进行分析,认为该段渗漏为面状渗漏。研究面状渗漏产生的温度场分布,认为面状渗漏可以看作渗漏平面内垂直于渗漏方向的线热源的叠加,并基于热传导理论和能量守恒原理,推导了面状渗漏热源模型公式。考虑到上述模型在实际应用中存在困难,通过一定的近似简化,提出了基于平面热源法的简化方法,建立了可供于工程应用的简化模型,为工程中复杂的渗漏问题提供了一种新的方法。模型对0+615-0+655段的面状渗漏进行了计算,并将计算结果运用于工程实际,取得了良好的效果,表明其计算结果是可靠的。对模型进行了讨论,分析其优点和局限,认为其能够应用于工程实际的面状渗漏问题的分析和研究,可为类似工程提供借鉴。     

双塔水库大坝渗流反演分析与特征水位渗流计算研究

结合双塔水库大坝现场检查以及地质勘探情况,通过渗流观测资料分析对坝体渗漏成因进行了分析,通过Auto Bank软件建立平面典型断面有限元模型,通过参数渗流参数反演分析调整了本次计算的渗透系数,计算得到浸润线规律符合一般均质坝分布。并进行了特征水位下稳定渗流计算分析,计算结果表明心墙下游侧出逸点偏高,并未自心墙与坝基接触部位形成出逸,坝脚出逸处渗透坡降满足要求。     

隧道火灾模型试验中参数的无量纲化研究

针对隧道火灾通风现象中众多参数复杂的相互作用特点,本文利用量纲分析的方法,对隧道火灾通风实验中火源热释放率大小与模型进行了无量纲化处理,对壁面导热过程、对流与辐射换热过程、壁面粗糙度的影响等相关参数,从量纲的角度进行了理论上的分析,比较了它们各自在隧道火灾的发展过程中起到的不同作用。最后确定了火源热释放率大小与模型是影响火源附近热力状态的决定性因素;与壁面导热、辐射过程相比,对流在火灾通风过程中起着决定性的控制作用。最后指出可以将各个参数所起不同作用的分析结果作为建立隧道火灾模型试验的理论参考,将无量纲关系式作为模型试验处理数据的依据。     

热脉冲法监测土坝集中渗漏的数值仿真

 基于温度示踪法的基本原理,结合心墙堆石坝的温度分布特征,进行梯度法与热脉冲法的选型对比,验证梯度法监测心墙堆石坝集中渗漏的不足。鉴于此,基于FBG传感系统,提出适用于土石坝心墙集中渗漏监测的热脉冲法。该方法以多孔介质–热源–FBG的共轭传热数学模型为理论基础,首先采用ADINA进行数值模拟,得到温升与渗流速度、加热功率的关系。随后,进行心墙堆石坝集中渗漏的数值模拟,得到各监测剖面的渗流速度分布。根据温升与渗流速度、加热功率的拟合公式,将其换算为温升分布,进行集中渗漏监测的数值仿真。结果表明：该方法能进行渗漏通道的准确定位,监测系统离心墙下游面越近,监测效果越好,集中渗漏强度越大,温升异常越明显。     

基于分布式光纤温度监测系统的集中渗漏通道流速计算模型

分布式光纤测温系统因其造价低、可实现实时快速分布式测温等优点,在堤坝渗漏监测方面具有良好的应用前景。但由于缺乏必要的理论基础和试验研究,目前分布式光纤测温的应用仅局限于渗漏定性分析,缺乏定量计算研究。根据分布式光纤温度监测系统在不加热和加热两种情况下的温度测量值,利用热平衡理论及坝体周围岩土体温度变化与集中渗漏流速关系建立数学物理模型,在层流和紊流两种不同流态下探讨了渗漏流速的确定方法。经过一个实例计算,验证了所推导公式的正确性,为分布式光纤测温在渗漏监测中的应用,提供了一个定量分析的依据。     

Thermal Response of Composite Materials to Elevated Temperatures

Different decomposition models of varying complexity were developed to predict the heat and mass transfer through charring/reinforced materials that are undergoing decomposition. Models included a heat conduction based model, decomposition model neglecting internal pyrolysis gas convection, and decomposition model with internal convection. Experimental methods were developed to measure the decomposition kinetic parameters and thermal properties required for input into the different models. Model results compared well with experimental data. Agreement between the heat conduction model was further improved by modifying the heat of decomposition to account for the internal convection effects.     

浅埋竖管换热器地热源热泵夏季供冷试验研究

介绍了根据浅埋竖管换热器地热源热泵冬季测试结果,在夏季试验中对试验装置及实验方法的改进,测试了夏季定水量的运行效果籴水量运行时各性能指标的变化。采用系统能量平衡结合热传导方程建立的地下竖埋套管管群换热器传热模型和过渡季大地温度场模拟,与实测值吻合较好。