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[硕士论文] 李贤玉
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:双层河道为一种新型河道,上层明渠构建亲水空间,下层箱涵排洪排涝。本文基于研究双层河道的一般工作特性及设计机理,开展双层河道土石混合体的物理特性和渗透性的室内试验;本文以巴南区龙洲湾B区双层河道为依托,结合室内试验指标,运用FLAC3D建立双层河道数值模型;分析了双层河道的渗流场特性,得出如下结论:
  (1)通过查阅文献和现有的双层河道工程,归纳总结了双层河道特点及适用条件,其回填土亦可作为水体的涵养体,实现以丰补欠和雨洪资源化。
  (2)基于室内试验指标及查阅相关文献,水土特征曲线选用Fredlund数学模型,渗透系数函数选用VG数学模型,利用SPAW软件分析得出水土特征曲线及渗透系数函数,并进行拟合分析。
  (3)双层河道的主渗流方向为垂直河道流向的方向。上层明渠未设防渗土工膜的双层河道,渗流量、最大正压值、最大负压值、下层涵洞排水孔排水量均与计算水深呈正相关。模型的浸润面及模型溢出点逐渐抬高,模型的浸润面的形态随着水深发生变化,从上下浸润面演变为左右浸润面。上层明渠未防渗土工膜的双层河道,这些指标与计算水深无明显相关性。
  (4)下层涵洞增设排水孔后,模型渗流量增大;越靠近排水孔增大,水力坡降值越大,孔隙水压力减小,对孔隙水压力具有消散作用。排水孔使浸润面降低,变化趋势更加的陡峭,模型溢出点降低。
  (5)上层明渠设防渗土工膜的双层河道,最大水力坡降值、最大负孔隙水压力增大;正孔隙水压力有效的减小;浸润面明显降低,地下水位与下层涵洞侧墙排水孔齐。
  (6)上层明渠中的水深上升速度增大,其渗流量、最大流速及最大正孔隙水压力先减小,后保持不变;最大负孔隙水压力保持不变;最大力坡降减小。上层明渠中的水深下降速度增大,其渗流量、最大流速及最大正孔隙水压力先增大,后保持不变;最大负孔隙水压力保持不变;对于上层明渠未设防渗的双层河道,最大力坡降减小,对于上层明渠设防渗的双层河道,最大力坡降保持不变。
  (7)上层明渠水位变幅时,其渗流量、最大正孔隙水压力及最大负孔隙水压力介于其水位变幅区间的静水位计算值,水位变幅的速度越大,其渗流特性越与其初始水位静水位渗流特性相似。
[硕士论文] 武鹢
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:岩溶地区水工隧洞受岩溶不良地质的影响主要体现在岩溶松散堆积物、岩溶水系等引起的水工隧洞周边变形、坍塌和失稳,就岩溶松散堆积物对地下工程的影响而言,目前还没有定量理论和相关试验研究。本文结合已有现场调研资料和理论研究经验,建立不同体量尺度和距离洞径不同距离的岩溶散堆积物在不同位置影响直墙圆拱形水工隧洞概化模型,采用有限元分析手段,借助ABAQUS分析软件研究在开挖、运营等阶段岩溶松散堆积物对水工隧洞围岩稳定向性的影响规律并分析其作用机理。主要研究内容及成果如下:
  (1)结合对岩溶洞穴空间分布的统计分析及参考对各岩溶地区岩溶松散堆积物分布形态及特征的采样分析资料,通过对岩溶松散堆积物对水工隧洞围岩的作用方式的分析,最终确定了非联通情况下岩溶松散堆积物影响水工隧洞围岩稳定性的分析方案及ABAQUS数值模拟具体方法。
  (2)顶部岩溶松散堆积物影响下,对隧洞拱顶及拱底的竖直方向变形有一定抑制作用,使其变形量较之无岩溶松散堆积物时变形量有所减小;隧洞侧墙受顶部溶洞影响水平方向变形较之无溶洞时有所增加。
  (3)侧壁岩溶松散堆积物影响下,隧洞竖向变形以及洞壁水平变形与无松散堆积物相比都将增加,偏压造成岩溶松散堆积物所在的右侧壁位移明显大于左侧壁位移,随岩溶松散堆积物厚度的增大而增大,随岩墙厚度的增大而减小。
  (4)拱顶45°方向岩溶松散堆积物影响下,围岩竖向位移与顶部岩溶松散堆积物影响下类似,水平位移右边墙大于无岩溶松散堆积物的左侧边墙,随岩溶松散堆积物尺寸增大而减小,随岩墙厚度的增大而增大。
  (5)通过总结不同方位岩溶松散堆积物影响围岩的作用规律,进一步分析其作用机理,认为岩溶松散堆积物的存在一方面破坏了隧洞围岩整体性另一方面影响了隧洞高跨比,对不同位置岩溶松散堆积物对隧洞高跨比的影响及其与围岩安全性的关系做了一定分析与解释。
[硕士论文] 蒋秋实
水利工程水工结构工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:双层河道是一种以海绵城市蓄、排理念建设的新型河道型式,在城市河道治理中具有独特的优势。渗透破坏是威肋双层河道安全的隐患之一,本文依托重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程,采用理论分析、室内实验及数值模拟相结合的方法,对双层河道在不同排水措施下的渗透破坏模式展开研究。主要的研究内容及相关的研究结论为:
  (1)通过查阅相关文献并参考工程实例对双层河道的基本特性展开研究,详细地阐述了双层河道的功能、适用条件、断面型式及防渗排水措施。
  (2)在渗流理论及渗透变形理论的基础上,结合双层河道的结构特性,系统地分析了影响双层河道渗流稳定性的主要因素和双层河道渗透破坏主要形式。
  (3)选取重庆市巴南区龙洲湾B区堰河治理工程施工现场的土石回填料为原料,针对土石填料的渗透特性展开室内实验。得出压实度对土石料的渗透特性及渗透破坏型式有较大影响,压实度达到95%时,渗透系数可达10-4cm/s量级,临界坡降为1.0左右,最大破坏坡降为3.0左右,过渡型土体随着压实度的提高,其渗透破坏类型可由管涌型破坏转变为流土型破坏。
  (4)基于饱和-非饱和渗流理论,运用ABAQUS和GeoStudio有限元软件对不同排水措施下的双层河道模型进行渗流分析,并对其渗透破坏模式展开研究。得出:①双层河道横断面方向为渗流主方向;②在无防渗排水措施下,上层河道的渗漏导致地下水位持续抬高,箱涵外侧孔隙水压力较大,不利于箱涵的结构稳定,且箱涵与回填土接触面有发生接触冲刷的危险;③在下层箱涵侧墙和项板布置排水孔,有利于降低地下水位,减小箱涵外侧的渗透压力,但排水孔渗流出口处的水力梯度值较大,超过了土石填料的抗渗临界水力梯度,有发生出逸型渗透破坏的危险;④在下层箱涵外侧布置级配碎石排水体有利于进一步提高下层箱涵的排渗能力,降低地下水位,减小渗流出口的水力梯度,但在上层河道岸坡坡脚处以及下层箱涵排水孔渗流出口处仍有发生渗透破坏的风险;⑤在上层河道铺设防渗土工膜可显著减小上层河道的渗漏量,有效降低地下水位,渗流出口的水力梯度值可控制在安全允许的范围内,有利于上层河道的景观蓄水和回填区的渗流稳定性。
  (5)在室内试验和数值分析结果的基础上,对双层河道的渗透破坏防治措施展开探讨,提出防止双层河道发生渗透破坏在设计和施工上主要可从提高回填料的抗渗能力、防渗措施、排水措施以及渗流出口的滤层保护这四个方面来考虑。
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