南水北调中线穿黄工程南岸渠道高边坡渗流分析与渗控措施研究

论文摘要

南水北调中线穿黄工程南岸渠道为深挖方土质边坡,土体为黄土状粉质壤土,渠道边坡最大坡高超过50m。地下水位较高,大部分高出渠底近30m左右。因边坡黄土渗透系数较小,由施工引起的深井降水和临空面降水在较长的时间之后才能使土体固结,在施工降水井停止运行之后,边坡土体的含水率可能随着地下水和降雨的补给而增加,对工程施工和运行有较大影响。因此,需要对南岸渠道边坡渗控措施进行研究。本文在充分分析工程前期的勘察资料,详细调研施工现状的基础上,利用三维有限元计算方法,计算分析了施工期不同施工方案和降排水措施的边坡渗流状况,提出了后续施工中的降水措施建议；计算分析了运行期不同工况和不同排水方案的渗流状况,并依据渗流分析成果,提出了运行期多个降水方案,进行了技术经济论证。研究结果表明：施工降水井在长期运行后可能出现淤堵,在渠道下一步开挖过程中和衬砌施工时需要增加降水措施；在运行期采用排水管网自排加检修期临时强排的方案,在技术经济对比中较优,推荐采用；进行地下水位长期观测是必要的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 渗流计算方法研究
• 1.2.2 渗流控制措施研究
• 1.3 研究目的与内容
• 1.4 研究思路和技术路线
• 2 工程概况与主要地质条件
• 2.1 工程概况
• 2.2 主要工程地质条件
• 2.2.1 地形地貌
• 2.2.2 地层岩性
• 2.2.3 水文地质条件
• 2.2.4 边坡土体物理力学参数与渗流参数
• 3 渗流控制措施简述
• 3.1 施工期渗控措施
• 3.2 初设阶段渗控措施
• 3.3 深井排水措施
• 3.4 排水洞措施
• 4 渗流计算分析
• 4.1 渗流三维有限元计算方法
• 4.1.1 有自由面非稳定渗流的数学模型
• 4.1.2 有限元数值分析方法
• 4.1.3 流量计算
• 4.2 典型渠段的选择
• 4.3 施工期渗流分析
• 4.3.1 有限元模型建立
• 4.3.2 现状地下水状态
• 4.3.3 后期开挖深井排水方案
• 4.3.4 后期开挖排水沟排水方案
• 4.4 完建期和运行期渗流分析
• 4.4.1 有限元模型建立
• 4.4.2 补给边界的影响分析
• 4.4.3 水平排水孔的作用
• 4.4.4 完建期设计排水体系排渗效果
• 4.4.5 正常运行期设计排水体系排渗效果
• 4.4.6 渠底排水边界的影响
• 4.4.7 检修期渗控作用分析
• 4.4.8 复合土工膜缺陷渗漏量计算
• 4.4.9 利用施工期降水井
• 4.4.10 排水洞方案
• 5 降排水方案措施研究
• 5.1 施工期降水方案研究
• 5.2 运行及检修期降排水方案研究
• 5.2.1 常用的地下水排水方式
• 5.2.2 穿黄工程南岸渠道地下水排水方案简述
• 5.2.3 方案特点
• 5.2.4 方案投资
• 5.2.5 各方案比较
• 5.3 运行期水位观测井的设置和观测建议
• 5.3.1 施工期降水井的布置
• 5.3.2 运行期地下水位观测井的设置
• 5.3.3 地下水位长期观测建议
• 5.4 深排水孔的优化布置方案研究
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校学习期间发表的论文