南水北调中线膨胀土开挖边坡破坏特点与机制

南水北调中线工程沿线分布有近387 km长的膨胀土(岩),渠道边坡开挖施工期内共出现百余处大小不一的滑坡。针对施工期膨胀土开挖边坡稳定性差异,从时空分布、气候环境、地质条件、岩土结构以及膨胀性等级多个方面,分析总结了渠道边坡的破坏特点和形成机制。研究表明,渠道开挖过程中滑坡发生频度主要受控于岩性、膨胀性、结构面、岩土体结构及气候环境等因素,且土体结构和气候环境是造成施工期边坡稳定性差异的主要因素,而长大结构面的发育程度则直接影响和控制着滑坡形成的规模及数量。     

南水北调中线膨胀土渠道工程特性研究

笔者以翔实的地质勘察资料,详细分析了南水北调中线膨胀土的成土环境、结构特征和渠坡破坏的型式,提出了换土厚度的复核计算和对膨胀土的地质勘察方法,对地质工程加固提出了建议,供工程地质工作者参考。     

南水北调中线膨胀土(岩)地段渠道破坏机理和处理技术研究

南水北调中线工程总干渠穿越膨胀土（岩）地段累计长约 386.8 km ,膨胀土（岩）的处理是南水北调中线工程的主要技术问题之一。国家“十一五”科技支撑计划课题“膨胀土地段渠道破坏机理和处理技术研究”项目,通过多种研究手段综合研究了膨胀土（岩）渠坡破坏机理,提出了适合的膨胀土（岩）渠坡稳定性分析方法,并针对性地研究了膨胀土（岩）渠道的处理措施,在试验渠段进行了现场验证比较,提出了经济可行的处理方案。较为系统地综述介绍了该课题的研究内容、技术路线、取得进展和主要结论,研究成果不仅为南水北调中线工程膨胀土（岩）渠坡处理提出更为可靠合理的解决方案,其研究思路和成果也可供类似研究和工程应用参考。     

南水北调中线工程中的膨胀土研究

南水北调中线工程总干渠全长1240余公里，其中，在河南、河北等地有120余公里的渠线经过膨胀土地区。膨胀土是一种十分特殊的粘性土，它遇水膨胀，失水收缩，力学性质随含水量的变化极为复杂，是非饱和土力学的主要研究对象。近十余年来，随着科学技术的发展，尤其是量测技术的发展，非饱和土研究呈现了蓬勃发展的趋势。从国内外非饱和土研究现状出发，对南水北调中线工程膨胀土渠坡的稳定分析方法、膨胀土强度取值、渠坡坡比和支护的合理设计以及滑坡预报问题进行了分析。     

南水北调中线膨胀土工程问题研究与进展

回顾了长江科学院自建院以来在南水北调中线工程膨胀土问题中所开展的研究工作,系统总结了长江科学院在膨胀土理论和试验技术方面所取得的主要成果.重点介绍了“十一五”期间长江科学院围绕国家科技支撑课题“膨胀土地段渠道破坏机理及处理技术研究”所开展的研究工作,以及在膨胀土渠坡破坏机理、膨胀土现场快速判别、膨胀土强度指标试验方法、...     

南水北调中线膨胀土(岩)渠段问题及成因分析

对南水北调中线工程膨胀土(岩)渠段常见实体问题及成因进行了总结与分析,指出:膨胀土(岩)渠段实体问题一般可分为过水断面的原边坡、处理层、防护层实体问题以及非过水断面的原边坡、处理层、防护层实体问题。总干渠过水断面的原边坡或者处理层破坏会影响渠道正常运行,后果严重,应避免非自然原因引起的此类破坏。非过水断面的原边坡或者处理层破坏一般不会影响渠道正常运行,但应排除影响到过水断面的深层边坡滑动以及大方量滑坡破坏影响到渠道正常运行。对于防护层出现损坏的应综合分析是否与边坡深层破坏有关,并根据研究结果提出相应的研判标准。     

南水北调中线工程膨胀土渠坡稳定问题及对策

重点分析了非饱和膨胀土边坡失稳的原因,在降雨入渗的条件下,膨胀土常发生浅层滑动,这种滑动与通常饱和土的边坡失稳的原因是不同的.为了弄清膨胀土边坡滑动(主要是浅层滑动)的机理,在南水北调中线工程渠道附近进行了大型人工降雨试验,得到了有意义的结论.由此认为,采用通常饱和土边坡稳定分析方法来校核非饱和膨胀土边坡的稳定,对于深部过于保守,而对浅部则不够安全,因此是不合适的.根据非饱和膨胀土边坡失稳的机理提出了防止边坡浅层滑动的对策措施.     

南水北调中线工程膨胀土渠段边坡变形研究

南水北调中线工程干渠渠坡或渠底涉及膨胀土(岩)的渠段约占明渠段的1/3,工程地质条件复杂。膨胀土渠道工程最重要的是边坡稳定问题,如果发生边坡滑塌影响到南水北调中线工程正常通水运行,则社会影响巨大,因此需要开展膨胀土边坡变形控制研究。通过对一般边坡变形控制要求的分析,结合南水北调中线膨胀岩土渠道的特点提出南水北调中线工程膨胀土边坡变形控制要求以及监测数据异常风险研判标准。分析表明:提出的南水北调中线膨胀土边坡变形控制要求及风险预警标准基本合理,可对边坡的变形过程进行合理把控;累计位移速度法能全面反映边坡变形的整个过程,可判断边坡所处的变形阶段,在膨胀土边坡预警中有很强的实用性。对监测资料进行分析可以推断出边坡的变形趋势和变形规律,据之对边坡的变形进行预报,为南水北调中线渠道正常通水运行提供保障。     

南水北调中线膨胀土渠段填筑质量控制与管理

膨胀土地区高填方段渠堤施工是南水北调中线工程质量管理的关键环节和难点。针对高填方段渠堤“金包银”（渠堤内部采用弱膨胀土填筑,外部采取一定厚度的水泥改性土包边）结构型式和施工工法,提出了高填方渠堤填筑准备阶段、施工阶段和完工后的质量控制与管理程序、措施和方法。从土料制备、碎土、改性土拌和、渠堤填筑等方面提出工序与质量控制要点,并对影响填筑质量的土料含水量调整、填筑结合面处理、施工沉降期预留等施工难点作了探讨。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡稳定分析

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。     

南水北调中线工程膨胀土渠道保护层厚度研究

为有效确定膨胀土渠道保护层厚度,以南水北调中线工程河南南阳境内膨胀土渠道为例,从平衡膨胀力和维持膨胀土含水率相对稳定两个方面,对中、强膨胀土进行了研究。结果表明：平衡膨胀力时所需的膨胀土保护层厚度,可根据膨胀土的膨胀率、天然密度和保护层填筑施工前的初始含水率,通过K0应力状态下膨胀土的有荷膨胀率模型计算;根据现场试验数据的分析结果,水泥改性土的渗透系数不大于10-5 cm/s时,埋深1 m以下的膨胀土含水率已基本不受外部环境影响。     

南水北调中线工程渠坡植草护坡问题

针对南水北调中线工程渠坡植草护坡情况进行了深入调研,分析了渠坡植草护坡和管理现状,提出渠坡植草应突出自然景观属性和自然生态护坡理念,科学管理,保持合理修剪高度,尽量减少修剪频次,让草被自然生长,降低管理成本;重视杂草和苔藓的固土护坡作用,通过自然演替形成以当地优势草种为主具有多样性的稳定生态护坡系统;在部分岸坡和外坡尝试浅根性矮生常绿灌木护坡。     

代建制在南水北调中线工程中的应用

从现代项目管理理论入手,论证了实施代建制建管模式的必要性,探讨了代建制的概念和特点,以南水北调建设管理体制的特殊性和复杂性为基础,对代建制在南水北调中线工程项目建设管理的必要性、可行性、适应性进行了分析论证,并运用层次分析法判断在南水北调中线工程中最优的建管模式。代建制在南水北调中线工程项目的建设管理实践中是成功的,代建制管理模式从实施过程的科学性、高效性、可控性及实施效果等方面均优于直接管理、委托管理的建管模式。工程实践表明,实施代建制有效地弥补了南水北调中线工程项目法人管理力量不足,减少了建管人员安置负担,分担了项目法人的部分建设管理责任,避免了地方性利益行为,显著提高了项目建设管理水平。     

南水北调中线干线工程中的安全监测

结合南水北调中线干线工程在充水试验期和应急供水期安全监测的实际情况,阐述了安全监测实施的必要性及设计原则,介绍了安全监测仪器设施的布设情况。通过分析监测成果对工程安全进行了评价,认为部分渠道工程、大型建筑物、穿渠建筑物等在对充水试验期和应急供水期间发现的异常问题经分析和处理后,不会影响全线通水,对工程通水期及运行期的安全监测提出了建议。     

南水北调中线工程管道输水方案

南水北调中线工程从丹江口水库引水 ,水源水质优良。采用全封闭式管道输水 ,工程永久占地少 ,抗风险能力强 ,防渗、防蒸发 ,水质不污染 ,输水安全可靠 ,输水利用率高 ,满足北京、天津、石家庄、郑州等大中城市的居民生活和工业用水要求     

南水北调中线干线工程建设管理与实践

南水北调中线干线工程自2003年开工建设至全线建成正式通水历时11年,工程线路长、地质条件多样、工程技术复杂、参建单位众多。建设过程中,在合同、技术、质量、进度管理等方面做出了大量创新探索,并取得了较好效果,对其他同类型水利工程的建设具有一定的参考价值和实践意义。     

南水北调中线电子渠道平台建设

南水北调中线工程输水线路长，沿线分水口门和控制设施多，水力学及调度控制响应是工程设计与运行管理的关键。在收集、整理南水北调中线相关资料的基础上，建立了南水北调中线基础地理、输水线路、控制工程及相关建筑物的综合数据库。采用自主开发的TGIS平台，集成了南水北调中线总干渠一维和局部二维、三维数学模型，在该平台下，能够进行输水能力计算、水力控制响应分析，为工程设计、管理和运行调度提供了基础平台。     

南水北调中线总干渠藻类的生态调度

南水北调中线总干渠无在线调蓄水库,对藻类生态调度过程中出现的问题开展生态调度实现策略和实施方式研究。主要实现策略包括:划定自身的调蓄区,隔离生态调度对下游的影响;采用高效的渠池运行方式,减少生态调度时蓄量的反复调整;综合考虑安全、快速、平稳等需求,设定生态调度实施进程和方式。具体实施方式包括:将总干渠划分为流速调控区、调蓄区和正常运行区,分别实施等体积、控制蓄量和闸前常水位方式运行;将生态调度过程划分为充水阶段和泄水阶段,基于流速调控目标值、持续时长和水位降幅约束条件,确定各阶段时长和各分区的闸门群调控方案等。基于2018年3月输水工况,采用明渠一维非恒定流模型,仿真总干渠上游15个渠池的藻类生态调度过程。结果表明,生态调度可在3.5 d内完成,各渠池的平均流速由0.48 m/s增至0.93 m/s,持续时间超过2 h。在整个生态调度过程中,水位变化平稳,水位变幅符合安全阈值要求,下游渠道的正常运行未受生态调度明显影响。