堤壩基巖軟弱結(jié)構(gòu)面滲漏通道的形成、探測(cè)及數(shù)值模擬研究.pdf

1、國內(nèi)外學(xué)者對(duì)堤壩滲透變形進(jìn)行了大量的研究，取得了豐碩成果，但是把注意力主要集中在第四系松散層上。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，基巖軟弱結(jié)構(gòu)在適當(dāng)條件下，可產(chǎn)生滲透變形、形成集中滲漏通道，這對(duì)堤內(nèi)滲透變形造成一定的影響，它使得僅停留在松散層上的工程措施對(duì)根治堤內(nèi)管涌有時(shí)難以奏效。 針對(duì)以往對(duì)基巖軟弱結(jié)構(gòu)形成集中滲漏通道的研究不足，本文在軟弱結(jié)構(gòu)面內(nèi)討論滲透變形問題。首先研究堤壩基巖集中滲漏通道的形成機(jī)制，詳細(xì)討論了水力沖刷與管涌形成機(jī)制；

2、采取風(fēng)化程度不同的巖樣進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)，驗(yàn)證在適當(dāng)條件下，軟弱結(jié)構(gòu)可形成集中滲漏通道；然后考慮示蹤劑的彌散作用探測(cè)地下水水平流速；對(duì)于涌水含水層的水平流速，由于示蹤劑不能直接進(jìn)入含水層，提出垂向流測(cè)定與注水試驗(yàn)相結(jié)合的方法來解決這一難題；接著建立了基巖集中滲漏模型并進(jìn)行數(shù)值模擬；最后將前述成果應(yīng)用于工程實(shí)例。本文主要工作如下： (1)研究了軟弱結(jié)構(gòu)面在適當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件下，可形成集中滲漏通道。討論了軟弱結(jié)構(gòu)面地下水沖刷形成機(jī)理，給出了

3、位于不同部位的土體顆粒受水流沖刷起動(dòng)的臨界流速計(jì)算公式，探討了土體顆粒受水流沖刷而起動(dòng)的隨機(jī)性。 (2)針對(duì)紅層基巖軟弱結(jié)構(gòu)面能否形成集中滲漏通道，在野外采取了不同風(fēng)化程度的巖樣，在室內(nèi)分別進(jìn)行浸泡、化學(xué)溶蝕試驗(yàn)、水力沖刷試驗(yàn)，并適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明紅層作為堤壩基巖，在適當(dāng)?shù)淖匀粭l件下，可產(chǎn)生溶蝕。設(shè)計(jì)一種巖體裂隙受水流沖刷的試驗(yàn)裝置，采用改變流向的方法，定性、定量地論述了地下水造成裂隙沖淤、巖塊膨脹使隙寬變小，與軟弱

4、結(jié)構(gòu)面受水流沖刷表面顆粒流失使裂隙變大的對(duì)比關(guān)系。 (3)為了能夠采取鉆孔中指定深度的水樣，為示蹤技術(shù)提供指定點(diǎn)的未受外界水混和的原狀水樣，研制了定點(diǎn)取樣器——彈簧壓卡式取水器。該成果已取得實(shí)用新型專利。 (4)分析了廣義稀釋定理的局限性，考慮沿孔縱向示蹤劑彌散作用，忽略橫向彌散的影響，提出了考慮彌散作用的地下水水平滲透流速測(cè)定方法。 (5)論證了對(duì)具有天然水力坡度的涌水含水層，其涌水量仍可用相關(guān)井流公式來計(jì)算。

5、對(duì)于涌水含水層的水平流速，由于示蹤劑不能直接進(jìn)入含水層，提出與注水試驗(yàn)相結(jié)合的方法來測(cè)定。 (6)提出基巖軟弱結(jié)構(gòu)形成集中滲漏通道模型，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，討論了集中滲漏通道與堤內(nèi)管涌的關(guān)系。 (7)將綜合探測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例。在前人工作的基礎(chǔ)上，針對(duì)石角段堤內(nèi)管涌屢屢不得根治的工程實(shí)際情況，首次將地質(zhì)條件與綜合示蹤技術(shù)較為完整地結(jié)合起來。首先從地質(zhì)條件入手，詳細(xì)闡述了基巖紅層發(fā)育有軟弱結(jié)構(gòu)——新構(gòu)造斷裂，在合適的條件下，斷裂