工程水文地质学及其在水电工程中的应用概述

工程水文地质问题产生于人类工程活动与地质环境中岩土体和地下水之间的相互制约和相互作用过程中,由于问题本身的复杂性,目前对这类问题的研究尚处于相对分散的单一研究状态,缺乏系统的从地质机制分析到地质模型抽象,进而由模拟再现到发展趋势预测以及治理措施论证的全过程研究。本文在系统分析、总结水电工程中水 -岩和水 -工程建筑的作用类型及特征基础上,认为可能出现的工程水文地质问题主要是;水库诱发地震、岩溶渗漏、库岸及高边坡的稳定、坝基、坝肩抗滑稳定、枢纽区深层承压水问题等。     

三维刚体极限平衡法程序的编制及其应用

西安市黑河水库右坝肩变形体是在旋转变形条件下形成的, 这样, 对它的稳定性评价必须按空间问题来考虑, 要用三维分析方法来计算它的稳定性。鉴于目前的三维计算方法比较复杂, 得出的结果实用性不大, 本文首次编制了三维刚体极限平衡法程序, 该程序既能计算稳定系数, 又能计算出相应稳定系数下的滑坡推力。应用该程序计算黑河水库右坝肩变形体的稳定性, 得出的结果与实际相吻合, 同时又为工程治理提供了依据。     

改进的坝肩动力稳定分析方法研究

基于动接触降强算法,以结构面上接触点对全部屈服破坏即接触点对控制面积全部屈服作为失稳判据,提出了一种改进的坝肩动力稳定分析方法。通过对遭受实际地震的某碾压混凝土拱坝坝肩稳定动力分析,结果表明:利用改进的坝肩动力稳定分析方法,左岸坝肩岩体稳定安全系数为2.4,右岸坝肩岩体稳定安全系数为3.0;利用拟静力法,左岸为2.116,右岸为2.945;与拟静力法相比,改进的坝肩稳定分析方法考虑了坝肩岩体结构面的非线性特性,反映了结构面上非线性特性引起的拱端推力的变化,所以本文方法计算得到的坝肩稳定安全系数是较为合理的,能够较为真实地反映拱坝的抗震工作性态。     

某抽水蓄能电站上水库局部防渗渗控分析

根据实际情况对抽水蓄能电站上库区布设防渗措施,是保证工程效益的重要手段。某抽水蓄能电站上水库在正常蓄水位时各垭口山体薄弱,需布设适当的防渗措施控制库区渗流量。本文根据该工程区资料,建立三维有限元模型,通过反演得到各地层渗透系数;并分别模拟分析不采取防渗措施时,对各垭口和坝基按不同防渗标准布设防渗帷幕,对全风化层较厚的1号垭口以及靠近坝肩的8号垭口增设防渗墙时等水头线及渗流量的变化。通过对计算结果的对比和分析,选出最优渗控方案,为同类工程提供经验参考。结果表明:防渗墙和防渗帷幕相结合的防渗方式能有效地降低库区渗流量,在坝基以及各垭口处单排布设防渗标准为3Lu的防渗帷幕时,渗控效果显著;相比之下提高防渗标准和增加防渗帷幕排数时等水头线变化不大,渗流量减小量不明显;缩小防渗范围会使垭口处渗流量增大,而增加防渗范围带来的渗流量减小量并不显著。     

水电工程坝基岩体溶蚀程度对坝体不均匀沉降影响分析

水电站坝基岩体发生溶蚀以后会对大坝的稳定性带来较大的影响,本文以工程实例为依托,利用三维数值分析技术,分析计算了坝基岩体不同溶蚀程度对坝体不均匀沉降的影响。结果表明:当坝基岩体强烈溶蚀、中等溶蚀、轻微溶蚀以后,坝顶处的最大位移分别达到10cm、5.5cm、4cm。坝基岩体溶蚀程度越高,坝体各处不均匀沉降的程度越严重。在相同的溶蚀程度下,坝踵处的不均匀沉降程度最严重,坝顶处不均匀沉降程度次之,坝趾处不均匀沉降程度相对最小。     

龙井水库大坝的渗流和稳定分析

本文以龙井水库大坝为例,运用有限单元法对粘土心墙坝的渗流进行分析计算,同时运用瑞典圆弧滑动法和简化Bishop法对粘土心墙坝的坝体稳定进行分析计算,在此基础上对水库大坝进行了渗流安全评价和稳定性安全评价。     

金沙江中游上江坝址河床深厚覆盖层建高坝可行性探讨

  摘  要  上江坝址为金沙江中游龙头水库的比选坝址之一,坝址河床覆盖层最厚达206.2 m,在深厚覆盖层上修建最低249 m级的高土石坝,大坝规模达到甚至超过世界前沿水平,筑坝技术难度大。通过测绘、钻探、物探、物理力学测试等工作揭示：(1)河床覆盖层由漂卵石、低液限粘土、砾卵石、碎块石、砂砾石等组成;(2)河床覆盖层中各粗粒土强度相对较高,低液限粘土强度较低,为坝基一条连续完整的相对软弱带;(3)坝址位于龙蟠断陷盆地内,主要受新构造垂直差异运动的影响,河床接受金沙江上游及坡体上物质堆积,逐渐形成了现今的深厚覆盖层。初步研究本坝址在河床覆盖层上建高土石坝是可行的,但需要对坝基采取工程处理措施。探讨了不同建坝方案所引发的工程地质问题,为筑坝技术研究提供了地质依据。     

某高坝工程坝肩侧裂结构面基本特征及量化模型研究

某高拱坝工程, 坝肩抗滑稳定的侧裂边界主要受与河流呈小角度斜交的随机结构面 (基体结构面 )控制。查明这类结构面的工程地质性状, 提出其量化评价指标, 对该高拱坝工程坝肩稳定性评价和相应设计参数的取值具有重要的工程实际意义。本文基于大量的现场调查工作, 获取了侧裂结构面数万个现场实测数据。基于这些数据, 作者对侧裂结构面的发育状况和工程地质特征作了全面的分析和定量评价。在此基础上, 提出了坝肩抗力体部位侧裂结构面的工程分区。该分区采用结构面的发育密度作为指标, 能简明直观地描述抗力体部位结构面的发育状况和宏观连通特性。最后, 作者根据本文的研究成果, 从抗滑稳定的边界条件特性出发, 对该高拱坝工程坝肩抗滑稳定性条件作出了评价。     

坝前淤泥土与新填坝体接触面抗剪强度试验研究及工程应用

坝前淤泥面与新填筑坝体接触面是"坝前淤泥面加坝"技术的薄弱环节。为了探究不同工况下淤泥坝基、新填筑坝体,以及淤泥土-新填土接触面的剪切强度特性,以宁夏南部山区西吉县南川水库坝前淤泥面加坝工程为研究对象,通过常规应变式直剪仪、改进常规应变式直剪仪分别进行剪切试验,分析了淤泥土含水率和压实度变化时,淤泥土、新填土、淤泥土-新填土接触界面的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的变化规律。试验结果表明:新填土抗剪强度最大,不同工况下淤泥土-新填土接触界面的抗剪强度介于淤泥土和新填土的抗剪强度之间;淤泥土含水率在12%~16%之间存在最优含水率,超过该含水率后,淤泥土及淤泥土-新填土接触界面之间的抗剪强度均显著降低;当淤泥土含水率从8%增加至12%、16%时,黏聚力减小8%左右后迅速减小至22%,具有明显的阶段性,而淤泥土-新填土接触界面的黏聚力呈现先增加后减小的趋势;当含水率相同时,随着压实度的增加,淤泥土、淤泥土-新填土接触面的黏聚力、内摩擦角总体呈增大趋势。最后根据试验结果对"坝前淤泥面加坝"工法的工程应用提出了相关建议。     

梯级溃坝洪水洪峰增强机制

我国在多条河流上修建了大量梯级水库, 梯级坝溃决诱发洪水大大超过单坝溃决洪水洪峰, 因此亟需加深对梯级坝溃决洪水洪峰增强机制的认识. 本文建立了梯级坝溃决洪水演进过程的一维浅水动力学模型, 发展了一套能捕捉激波、干湿边界和保平衡结构的数值求解方法, 通过大量算例, 系统研究了梯级坝溃决洪水演进过程的质量转化和能量转化机制. 研究结果表明, 梯级溃决中, 上游溃决诱发的洪水大大增大下游水库的质量和动量, 形成一个带动量的水塔, 同时在尾部残留一个动量较大的射流, 不断补充下游坝体溃决后水塔的质量和动量, 持续维持洪峰高度. 根据该射流-水塔机制, 建立了梯级坝溃决洪水演进过程对应的射流-水塔单坝溃决洪水过程等效模型, 该等效模型基本反映了梯级坝溃决诱发洪水的洪峰过程, 并成功预测了多个坝间距为百公里量级的梯级坝溃决洪水洪峰高程和流量, 可望为流域防洪和梯级坝设计提供理论依据.      

清江水布垭水电站地下厂房岩体质量评价及反馈设计研究

考虑地下水 ,地应力及结构面产状和岩溶、剪切带发育的特点修正 ,确定了水布垭水电站地下工程洞室工程岩体质量 ,进行了地下工程的 RMR分类研究 ,讨论了与水布垭地下工程反馈设计及信息法施工的有关问题。     

蚀变岩的蠕变特性研究

以某水电站工程项目为依托,利用自行研制的试验仪器对大量的蚀变岩做了单轴压缩流变试验。通过对试验数据的处理和分析,得到了该种岩石的流变,并对蚀变岩的蠕变特性进行了分析总结,为工程设计提供了试验依据。     

三峡工程地质勘察研究的理论与实践

举世瞩目的三峡工程目前已进入关键的建没阶段。本文从区域稳定与地震危险性、水库区工程地质与环境地质、水库诱发地震、坝址及建筑物工程地质以及天然建筑材料等五个方面论述三峡工程长期以来所进行的工程地质勘察研究工作,并着重对三峡工程区的地质地震问题作了较为详细的探讨。最后对这一巨型工程的地质勘察工作进行了经验总结。     

岩体结构识别的三角多项式函数模式图方法

通过构造工程岩体结构分类的三角多项式函数,基于实际工程的各种岩体结构的典型特征,建立数学模型,并利用其数学特征所展示的韵律进行岩体结构类型的划分和识别。应用这种方法对长江三峡工程坝基块状岩体及清江高坝洲层状坝基岩体典型岩体结构建立三角模式图,作为各种类型岩体结构的标准模式图。岩体结构识别的三角多项式函数模式图方法为工程岩体结构类型的定量划分提供了一种有效的方法。     

西藏满拉水利枢纽左岸塌滑体稳定性研究

西藏满拉水利枢纽坝址位于高海拔、高地震烈度区, 其左岸上、下游均分布有规模较大的坍滑体, 影响边坡稳定和水工建筑物的安全运行。为此对左岸坍滑体进行了专门的勘察和试验研究, 并且在坍滑体上布置变形监测网, 在施工期和水库蓄水期及运行初期对坍滑体的地面变形, 地裂缝张开度和深部分层水平位移进行了监测。今后对上、下游坍滑体继续进行变形监测, 以便对可能产生的塌滑及时作出预报, 保证满拉水利枢纽长期安全运行是很有必要的。     

某填方土基粉土冲击压实处理试验研究

冲击压实是一种新型的土体处理方法,它具有效率高、综合成本低等优点,其影响深度特别符合公路、场道土基对有效加固深度的要求。本文以某大型填方土基工程为例,介绍了冲击压实技术在填方土基中的应用。在对粉土填料性状分析试验的基础上进行冲压施工,同时进行了沉降观测、压实度试验、载荷试验、回弹模量试验,通过试验结果分析确定了合理的施工参数,并根据检测取得了良好的冲击压实效果。以此次试验确定的施工参数在该工程取得了良好的压密效果和经济效益。     

龙滩水电工程左岸B区边坡压脚工程效果分析

龙滩水电工程左岸蠕变体B区边坡的变形和稳定是工程安全的关键。根据边坡地质与稳定性分析,边坡的整体稳定性主要取决于坡脚岩体的稳定性,因此,B区边坡治理采取了压脚的工程措施。本文采用数值模拟方法(三维离散单元法)分析了压脚前后B区边坡的整体稳定性,结果表明B区边坡压脚工程可有效控制边坡岩体的变形。同时,数值分析结果也与边坡地表和深部位移动态监测结果一致,证明了压脚工程的显著效果。     

三峡库区巫山县新城址工业区滑坡的成因机制研究

移民是三峡工程成败的关键。巫山县新城址的地质问题是当前学术界关注和争议的焦点,也是库区具有普遍性的问题。本文根据滑坡的地貌和结构特点,应用岩体结构控制论,提出了滑坡的成因机制,认为滑坡经历了先期滑动和后期改造的过程。这种滑坡成因机制的提出为解决三峡库区众多疑难地质问题奠定了基础。     

引黄入晋输水长隧洞若干工程地质问题

耗资百亿之巨的国家重点工程──万家寨引黄入晋工程以其规模宏大、技术复杂而驰名。本文在对工程概况进行扼要介绍的基础上，重点概述了输水隧洞工程中存在的几个主要工程地质问题及所应采取的工程对策，并从工程地质角度论证了兴建该工程的可行性。     

土钉支护结构的施工监测与变形控制

结合某软岩高边坡工程 ,对土钉支护结构的受力和位移进行了监测。通过对实验数据分析了土钉支护的结构原理和受力状态 ,表明土钉支护工作原理既不同于锚杆结构 ,又不同于土钉墙。同时根据施工过程中对边坡水平位移的监测 ,及时调整了边坡的支护参数、开挖深度和支护时间 ,控制了施工过程中边坡的变形 ,保证了软岩高边坡的整体稳定