文档介绍：河海大学
博士学位论文
堤坝渗漏的综合示踪方法理论研究与工程应用
姓名:樊哲超
申请学位级别:博士
专业:岩土工程
指导教师:陈建生
20061201
摘要堤坝渗漏探测是一个复杂重要的研究课题。传统的基于地球物理勘探手段的渗漏探测的各种方法,由于都有其条件性、局限性和多解性,特别在埋深大而空间尺寸相对小的渗漏通道探查方面显得无能为力。基于地下水流场、温度场、化学场等的示踪法可以弥补地球物理勘探的不足。本文在分析总结前人的堤坝渗漏探测的示踪法的基础上,对示踪方法做了一些理论和工程应用上的进一步探讨,研究内容和致哿瞬馕乱瞧鞯闹掷嗪途ǘ龋白昕孜露鹊挠跋煲蛩睾统叵滤疃獾其它因素的消除校正方法。介绍了线热源作用对地层温度的热源函数。将堤坝集巾渗漏通道中的渗漏水流概化为持续线热源,基于热传导的热源法,建立集中渗漏通道的持续线热源模型,并结合一定的边界条件,推导出计算水平渗速公式。在工程实例中,应用钻孔测温资料,用推导的公式计算出的渗透流速与放射性同位素示踪方法测出的渗速基本一致。由于单孔中计算水平渗透流速的传统的点稀释公式和前人推导的广义示踪稀释公式存在着问题和不足,在钻孔中存在垂向流的情况下,在合理的物理模型的基础上,考虑了渗透流速是示踪剂稀释时间的函数,重新推导了示踪方法测流速的稀释公式。通过龉降氖道扑惚冉虾臀蟛罘治觯谧昕中存在垂向流干扰时,含水层上下垂向流速差的越大,新推导的公式与传统点稀释公式计算出的渗透流速的相对误差也越大,这一点与实际情况相吻合,因此新公式的计算结果更加可信。并对国内外同位素测流速示踪仪进行了论述和讨论。梦榷ㄍ凰亍⑺У姆椒ㄑ芯康谭郎且恢质钟行У姆椒ā5是人们大多只是定性的分析判断。本文尝试将稳定同位素和水化学值作为特征指标值,并根据在实际判断中的参数重要程度的不同赋予不同的权重,应用模糊聚类的方法进行聚类分析,在北江大堤石角段的渗漏探测和高水河堤防渗漏探测的两个工程实例中,其聚类结果与稳定同位素和水化学的定性分析结论一致。酆鲜咀俜椒ㄓτ玫叫±说鬃蟀蛹缟┑鞑橹校ü诓煌窘诙啻尾饬左坝肩的排水洞各排水孔中的排水的温度电导率,测定绕坝观测孔中的地下结果如下:
河海大掌博士掌位论文水的流速流向、温度电导率,并在观测孔中和各排水洞中排水较大的排水孔中取样,分析环境同位素和水化学值,而且在各观测孔间和观测孔与排水洞间进行连通试验,最后查清了小浪底左坝肩各排水洞的排水来源。关键词:堤坝渗漏地球物理勘探渗漏通道示踪法持续线热源释公式模糊聚类连通试验示踪稀
,.瓻瑆,,.瑆琖.’琁瑂,琹猺甌,甌琲,,瓸,,
觥轪词。海大掌博士掌位论文琖,.,。.甌甌:瑃疭瑆甋瓵瓸簉甌猟
。国内大量的统计资料表明:由于渗漏问题而造成土石坝失事的约占全部失事事故的%以上。渗漏不仅使水漏失,甚至使库漏空,还严重危害坝的稳定性,给人民生命财产造成极大损失,因此大坝渗漏问题一直以来得到有关各方的相当重视。尤其是年流域性大洪水后,全国上下掀起了以高新技术为特点的水利建设和理论研究,围务院启动了·涝旨踉窒钅浚⒚魅分甘舅萍界,要加强技术创新,发展高科技,查找堤防隐患,确保安全。水利部和防汛办曾在湖南宣阳开展了以渗漏检测为主题的全国堤坝渗漏探测大比武,还开展了以水利量测新技术为中心的全国性学术会议。西方国家在防洪堤坝建设上的投入大,堤坝质量高,多为混凝土结构,隐患小,一股没有大的渗漏,因此在渗漏探测技术和设备研制上存在不足。国内探测渗漏的方法基本上都是基于地球物理勘探手段,但由于地球物理探测是一种间接勘探方法,其基本原理和方法在理论上没有大的突破,每一种方法都有其条件性、局限性和多解性,特别是在渗漏通道埋深大而空间尺寸相对小的渗漏通道探查方面显得无能为本文就是在这样的背景下,应用基于地下水流场、化学场、温度场等的现代示踪技术研究堤坝渗漏问题,主要的创新性工作如下:在前人研究的基础上,把集中渗漏通道简化成持续的线热源,基于热传导理论,应用热源法模型,结合一定的边界条件,推导出水平渗速的计算公式,在工程实例中计算出的渗透流速与放射性同位素示踪测出的渗速基本一致;在钻孔中存在垂向水流时,通过建立合适的物理模型,推导出放射性同位素示踪地下水水平渗速计算公式;以往人们大多应用稳定同位素和水化学定性分析堤坝渗漏问题,本文尝试用模糊聚类的方法对研究区域内的水样中的稳定同位素和部分水化学值进行聚类分析,以区分不同补给来源的水样:应用综合示踪方法分析小浪底左坝肩的渗漏问题,包括温度电导率示踪,放射性同位素示踪测定地下水流速流向,地下水中的环境同位素和水化学示踪等。本文的研究得到国家自然科学基金重点项目“重大水工混凝土结构隐患病害检测与健康诊断研究凰厥咀傺芯坎糠”、国家