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

1、國內(nèi)外學者對堤壩滲透變形進行了大量的研究，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)條件的復雜性，基巖軟弱結(jié)構(gòu)在適當條件下，可產(chǎn)生滲透變形、形成集中滲漏通道，這對堤內(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根治堤內(nèi)管涌有時難以奏效。 針對以往對基巖軟弱結(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制，詳細討論了水力沖刷與管涌形成機制；

2、采取風化程度不同的巖樣進行室內(nèi)模擬試驗，驗證在適當條件下，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地下水水平流速；對于涌水含水層的水平流速，由于示蹤劑不能直接進入含水層，提出垂向流測定與注水試驗相結(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行數(shù)值模擬；最后將前述成果應用于工程實例。本文主要工作如下： (1)研究了軟弱結(jié)構(gòu)面在適當?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理，給出了

3、位于不同部位的土體顆粒受水流沖刷起動的臨界流速計算公式，探討了土體顆粒受水流沖刷而起動的隨機性。 (2)針對紅層基巖軟弱結(jié)構(gòu)面能否形成集中滲漏通道，在野外采取了不同風化程度的巖樣，在室內(nèi)分別進行浸泡、化學溶蝕試驗、水力沖刷試驗，并適當?shù)剡M行了對比試驗。結(jié)果表明紅層作為堤壩基巖，在適當?shù)淖匀粭l件下，可產(chǎn)生溶蝕。設計一種巖體裂隙受水流沖刷的試驗裝置，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)提供指定點的未受外界水混和的原狀水樣，研制了定點取樣器——彈簧壓卡式取水器。該成果已取得實用新型專利。 (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定方法。 (5)論證了對具有天然水力坡度的涌水含水層，其涌水量仍可用相關(guān)井流公式來計算。

5、對于涌水含水層的水平流速，由于示蹤劑不能直接進入含水層，提出與注水試驗相結(jié)合的方法來測定。 (6)提出基巖軟弱結(jié)構(gòu)形成集中滲漏通道模型，并進行了數(shù)值模擬，討論了集中滲漏通道與堤內(nèi)管涌的關(guān)系。 (7)將綜合探測技術(shù)應用實例。在前人工作的基礎上，針對石角段堤內(nèi)管涌屢屢不得根治的工程實際情況，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