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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流【最新word论文】减压井在堤坝排渗减压工程中的应用研究【水利工程专业论文】.精品文档.减压井在堤坝排渗减压工程中的应用研究摘要：本文介绍了减压井的工作原理，减压效果，以及设计参数的选取，并通过对减压井的主要设计参数（井距、贯入度及井径）的正交试验，分析了其主要设计参数对减压效果的显著性影响水平，提出了减压井的合理布置方法，以供实际工程设计参考。 关键词：堤坝 减压井 设计参数 正交试验 Studies on the Application for Relief-well in Eliminating and Pressure-reducin
2、g of EmbankAbstract：This paper introduced the relief-wells work principle, pressure-reducing effects and the choice of its design parameters. Through the orthogonal experiment of main design parameters such as, distance, penetration and diameter of relief-well, analyzing the influence of these param
3、eters to the effect of pressure reducing, and proposing a reasonable layout method of relief-well. The result can be useful for the design of actual project.Key words: embank; relief-well; design parameters; orthogonal experiment.1 减压井及其工作原理对下游设置铺盖的大坝或者有天然弱透水覆盖层堤防，常由于铺盖和覆盖层的透水性较下层土为小，使位于堤坝下游下卧砂层压力水头
4、过大，以致地基覆盖层渗透坡降超标，发生严重渗透变形，影响堤坝安全，同时导致堤坝下游沼泽化，恶化居住条件和作物生长条件。减压井导渗原理是：通过滤水管将来自上游渗透水流直接导入井内，阻止水流往下游流动，在地下迅速降低压力水头，以达到保护大坝的稳定和降低下游地下水位的目的。因此，大坝或堤防下游设置排渗减压井可达到以下三个目的：1）避免坝址下游发生渗透破坏；2）避免坝址下游沼泽化；3）降低坝体浸润线，增加坝体稳定性。2 减压井设计减压井的设计主要是依据堤坝运行的标准、坝基地质和土层结构特性等，确定减压井的类型、井深、井径、井距、井口高程、井系轴线位置以及反滤层，充分发挥减压井的作用，降低工程造价。2.
5、1 减压井类型的选择减压井可分为浅井、深井两类。浅井是挖穿不透水或相对隔水的覆盖土层，把井底置于透水层上部的减压井。这种透水层厚度不大、埋深较浅的地基能起良好的减压排渗作用，井距一般较小，虽占地较多但仍较经济。深井是井孔深入大部或全部透水层的减压井。当井孔部分深入透水层，称不完整井。当井孔深入全部透水层，称完整井。对于深厚透水层的地基，采用深井效果最明显。对于不均匀透水地基，井孔应贯穿不透水夹层或相对隔水层，采用完整井或深孔不完整井。2.2 减压井井深、井距、井径及井口高程的确定井深、井径、井距一般应通过水力分析试算确定,有时也可根据现有的施工器具、地质条件来选定井径和井深，通过计算确定井距。
6、1） 减压井的深度 减压井的深度主要取决于坝基的地质条件，文献1研究表明，井的有效贯入度一般选在（2575），小于25%,排水降压效果急剧降低；大于75排水降压效果提高不明显。2） 减压井的井距 减压井的井距应与贯入度一起考虑，在达到排水降压标准的前提下，还须满足施工方便和经济的原则。井距一般1530m为宜，过大会使大量的渗透水流将越过井系，影响减压效果。3） 减压井的井径 井管的直径通常采用1530cm。直径太小，井内将产生较大的摩阻水头损失，影响减压效能；太大，将造成成本过高。4） 井口高程的确定 井口高程应高于井不排水状态下，排水沟中可能出现的最高径流水位，以防沟内污水倒灌。但也要满足防
7、浸降压，控制地下水位的要求。井口绝对高程俞低，降压效果俞好，但开挖排水沟的工程量也相应地增加。因此，经济合理的井口高程，应通过方案比较择优而定。2.3 井系轴线位置的确定减压井的井系轴线靠近堤脚(渗透坡降最大) 的减压效果较好；离堤脚过远，则在井系轴线与堤脚之间仍存在较大的渗透压力。2.4 减压井反滤层的设计为了保证反滤层的均匀性及使反滤层在施工洗井时能够随着细粒的进入井内而自由沉降，不至发生架空脱节现象，反滤层必须满足：1）反滤料的不均匀系数5；2）反滤层的最小厚度：cm；3）反滤料的最大粒径（D最大）：。其中，为反滤料土中过筛率为85的粒径，为反滤层的厚度。3 减压井主要设计参数对排渗减压
8、效果的显著性影响水平分析减压井的间距L、贯入强透水层的深度W及井径R是决定井的排水降压效果和工程费用的几个主要参数(见图1)。通常是结合工程经验用试算法对减压井进行设计。本文拟结合减压井的三维有限元数值计算，通过正交试验法分析减压井主要设计参数对防渗减压效果的显著性影响水平，确定各设计因素的主次之分，以便寻找最优的设计方案。3.1 正交试验正交试验设计法是一种科学地安排和分析多因素多水平试验的方法。它的主要优点是能在很多方案中选出代表性强的少数方案，通过对这些方案计算结果的分析，从中找出最优的方案，并可得到比试验本身给出的还要多的相关各因素信息。在减压井的设计中，一方面保证减压井能达到渗流控制
9、的目的，另一方面应追求良好的经济效益。3.2 减压井主要设计参数正交试验法的计算渗流控制效果包括三个方面：渗出点高度h1、背水侧地基剩余水头h2是否满足设计要求以及打井工作量(涉及工程造价) 是否最优。影响上述效果的因素主要包括井深（W）、井径（R）、井距（L）、井口高程、反滤层材料及厚度等。减压井的间距L、贯入强透水层的深度W及井径R是决定井的排水降压效果和工程费用的几个主要参数(图1)。在本次正交试验中，假定土层是均质的，以弱化土层土质不均对试验结果的影响。本文利用有限差分软件Modflow模拟减压井，进行三维渗流计算，通过正交试验法分析各设计参数对防渗减压效果的显著性影响水平，确定各设计
10、参数的主次之分，寻找最优的设计方案。表1拟定因素及水平水平因素井距L（m）贯入度W/T井径R（cm）12020%2023030%3034050%4045070%50依据上述分析及假定，选用L 16 (45 ) 正交表对排渗减压井各主要设计参数的不同组合下的渗出点高度h1、背水侧地基剩余水头h2，排渗单宽流量q进行计算，计算结果见表2 。本次计算中坝体及不透水层采用的渗透系数为cm/s，cm/s；地基透水层渗透系数为cm/s，cm/s，坝前水位为40m，坝顶高程43m。 图1 减压井的布置图表2 正交试验结果记录表列号试验号井距L（m）贯入度W/T井径R（cm）h1 (m)h2(m)q(m3/d
11、)111113.121.910.96122221.851.301.18133330.56-0.111.59144440.41-0.191.59212343.712.410.80221432.551.481.15234121.870.691.33243211.430.511.57313424.102.760.69324313.232.030.91331242.901.541.17342132.140.801.40414234.402.910.61423144.012.470.77432413.251.821.06441322.811.311.26h1分析5.9415.3311.3811.1411
12、.03T=42.349.5611.6410.9510.5810.6312.378.5810.1010.319.6514.476.799.9110.3111.03Sj10.22710.5130.3640.1150.318Se=0.100h2分析2.919.996.245.876.27T=23.645.097.286.336.266.067.133.945.635.645.088.512.435.445.876.23Sj4.4808.6290.1460.0500.236Se=0.286q分析5.9415.3311.3811.1411.03T=18.049.5611.6410.9510.5810.6
13、312.378.5810.1010.319.6514.476.799.9110.3111.03Sj0.3861.1200.0060.0010.023Se=0.030注表中Kij是第j列上第i个水平的试验结果总和，Sj为第j列因素的偏差平方和，Se为误差平方和，T为试验结果总和，相关公式参阅有关书籍。3.3 井距、贯入度及井径对渗出点高度h1显著性影响水平分析渗出点高度h1计算结果及分析分别见表2及表3 。表3 渗出点高度h1试验成果的方差分析SfVF井距L10.22733.40947.25贯入度W/T10.51333.50448.57井径R0.26030.0871.20误差0.43360.07
14、2在方差分析中，对于给定的显著性水平通常取0.01 、0.05 和0.1 。根据F分布表可以查到相应自由度的临界值F0.99、F0.95 、及F0.90 。当计算出的时，认为该因素的影响高度显著；当时，认为该因素的影响显著；当时，认为该因素的有一定影响；当时，认为该因素无显著影响（基本无影响）。在本正交试验的方差分析中，L、W/T及R的自由度为3，误差自由度为6，因此F0.99（3，6）9.78，F0.95（3，6）4.76，F0.90（3，6）3.29。根据表3中F值可知，井距及贯入度渗出点高度影响极显著，井径对渗出点高度无显著影响。3.4 井距、贯入度及井径对剩余h2显著性影响水平分析剩余
15、水头h2计算结果及分析分别见表2及表4。表4 剩余水头h2试验成果的方差分析SfVF井距L4.48031.49331.38贯入度W/T8.62932.87660.45井径R0.22330.0741.56误差0.28660.048根据表4中F值可知， 井距及贯入度对剩余水头影响极显著，井径对剩余水头影响不显著，其中贯入度影响最大。3.5 井距、贯入度及井径对单宽排水流量q显著性影响水平分析单宽排水流量q计算结果及分析分别见表2及表5。表5 单宽排水流量q试验成果的方差分析SfVF井距L0.38630.12925.47贯入度W/T1.12030.37373.90井径R0.00630.0020.38
16、误差0.03060.005根据表5中F值可知，井距及贯入度对单宽渗流量影响极显著，井径的无显著影响，其中贯入度影响最大。4 结论减压井在堤坝工程的中得到了广泛应用，并且取得了良好的效果。减压井的传统设计方法是结合工程经验，采用试算法确定井距、贯入度及井径等主要设计参数,，不能定量地反映出这些参数对减压效果的影响水平，很难得到最优的设计方案。本文利用正交试验分析了减压井的井距、贯入度及井径对减压井效果分析的影响，得出的结论是：减压井的贯入度对排水降压效果影响最显著，其次是井距，井径的无显著影响；合理的减压井布置方案应尽量取较大的贯入度及较小的井距，在便于施工、防淤及洗井的条件下，宜取较小的井径。
17、当然，在实际工作中，工程要求、地质情况、机械设备、工程造价等都随工程、地点、时间有很大不同。因此，减压井设计时要因地制宜，具体情况具体分析。结合本文分析得出的结论，并根据工程特点、工程经验与渗流分析，经经济技术综合比较选取各主要设计参数，使设计方案达到最优。参考文献1. 毛昶熙,渗流计算分析与控制（第二版），中国水利水电出版社，2003 2. 水利电力部第五工程局等，土坝设计（下册），中国水利水电出版社，19783. 朱永华，邰淑彩，应用数理统计，武汉水利电力大学出版社，19994. 曹洪 吴海峰等，北江大堤石角堤段减压井试验分析，长江科学院院报，20045. 安徽省水利科研所 ，多层地基和减
18、压沟井的渗流计算理论，北京：水利出版社，1980劳德诺又道：“当时我问师父：林家这辟邪剑法威力很大么？青城派为甚么这样用心修习？师父不答，闭眼沉思半晌，才道：德诺，你入我门之前，已在江湖上闯荡多年，可曾听得武林之中，对福威镖局总镖头林震南的武功，如何评论？我道：武林中朋友们说，林震南手面阔，交朋友够义气，大家都买他的帐，不去动他的镖。至于手底下真实功夫怎样，我不大清楚。师父道：是了！福威镖局这些年来兴旺发达，倒是江湖上朋友给面子的居多。你可曾听说，余观主的师父长青子少年之时，曾栽在林远图的辟邪剑下？我道：林林远图？是林震南的父亲？师父道：不，林远图是林震南的祖父，福威镖局是他一手创办的。当年林
19、远图以七十二路辟邪剑法开创镖局，当真是打遍黑道无敌手。其时白道上英雄见他太过威风，也有去找他比试武艺的，长青子便因此而在他辟邪剑法下输了几招。我道：如此说来，辟邪剑法果然是厉害得很了？师父道：长青子输招之事，双方都守口如瓶，因此武林中都不知道。长青子前辈和你师祖是好朋友，曾对你师祖说起过，他自认这是他毕生的奇耻大辱，但自忖敌不过林远图，此仇终于难报。你师祖曾和他拆解辟邪剑法，想助他找出这剑法中的破绽，然而这七十二路剑法看似平平无奇，中间却藏有许多旁人猜测不透的奥妙，突然之间会变得迅速无比。两人钻研了数月，一直没破解的把握。那时我刚入师门，还只是个十来岁的少年，在旁斟茶侍候，看得熟了，你一试演，
20、便知道这是辟邪剑法。唉，岁月如流，那是许多年前的事了。”林平之自被青城派弟子打得毫无招架之功，对家传武功早已信心全失，只盼另投明师，再报此仇，此刻听得劳德诺说起自己曾祖林远图的威风，不由得精神大振，心道：“原来我家的辟邪剑法果然非同小可，当年青城派和华山派的首脑人物尚且敌不过。然则爹爹怎么又斗不过青城派的后生小子？多半是爹爹没学到这剑法的奥妙厉害之处。” 只听劳德诺道：“我问师父：长青子前辈后来报了此仇没有？师父道：比武输招，其实也算不得是甚么仇怨。何况那时候林远图早已成名多年，是武林中众所钦服的前辈英雄，长青子却是个刚出道的小道士。后生小子输在前辈手下，又算得了甚么？你师祖劝解了他一番，此事
21、也不再提了。后来长青子在三十六岁上便即逝世，说不定心中放不开此事，以此郁郁而终。事隔数十年，余沧海忽然率领群弟子一起练那辟邪剑法，那是甚么缘故？德诺，你想那是甚么缘故？“我说：瞧着松风观中众人练剑情形，人人神色郑重，难道余观主是要大举去找福威镖局的晦气，以报上代之仇？师父点头道：我也这么想。长青子胸襟极狭，自视又高，输在林远图剑底这件事，一定令他耿耿于怀，多半临死时对余沧海有甚么遗命。林远图比长青子先死，余沧海要报师仇，只有去找林远图的儿子林仲雄，但不知如何，直挨到今日才动手。余沧海城府甚深，谋定后动，这一次青城派与福威镖局可要有一场大斗了。“我问师父：你老人家看来，这场争斗谁胜谁败？师父笑道
22、：余沧海的武功青出于蓝而胜于蓝，造诣已在长青子之上。林震南的功夫外人虽不知底细，却多半及不上乃祖。一进一退，再加上青城派在暗而福威镖局在明，还没动上手，福威镖局已输了七成。 倘若林震南事先得知讯息，邀得洛阳金刀王元霸相助，那么还可斗上一斗。德诺，你想不想去瞧瞧热闹？我自是欣然奉命。师父便教了我几招青城派的得意剑法，以作防身之用。” 陆大有道：“咦，师父怎地会使青城派剑法？啊，是了，当年长青子跟咱们祖师爷爷拆招，要用青城派剑法对付辟邪剑法，师父在旁边都见到了。”劳德诺道：“六师弟，师父他老人家武功的来历，咱们做弟子的不必多加推测。师父又命我不可和众同门说起，以免泄露了风声。但小师妹毕竟机灵，却给
23、她探知讯息，缠着师父许她和我同行。我二人乔扮改装，假作在福州城外卖酒，每日到福威镖局去察看动静。别的没看到，就看到林震南教他儿子林平之练剑。小师妹瞧得直摇头，跟我说：这哪里是辟邪剑法了？这是邪辟剑法，邪魔一到，这位林公子便得辟易远避。”在华山群弟子哄笑声中，林平之满脸通红，羞愧得无地自容，寻思：“原来他二人早就到我局中来窥看多次，我们却毫不知觉，也真算得无能。” 劳德诺续道：“我二人在福州城外耽不了几天，青城派的弟子们就陆续到了。最先来的是方人智和于人豪二人。他二人每天到镖局中踹盘子，我和小师妹怕撞见他们，就没再去。 那一日也是真巧，这位林公子居然到我和师妹开设的大宝号来光顾，小师妹只好送酒给
24、他们喝了。当时我们还担心是给他瞧破了，故意上门来点穿的，但跟他一搭上口，才知他是全然蒙在鼓里。这纨裤弟子甚么也不懂，跟白痴也差不了甚么。便在那时，青城派中两个最不成话的余人彦和贾人达，也到我们大宝号来光顾” 陆大有鼓掌道：“二师哥，你和小师妹开设的大宝号，当真是生意兴隆通四海，财源茂盛达三江。你们在福建可发了大财哪！”那少女笑道：“那还用说么？二师哥早成了大财主，我托他大老板的福，可也捞了不少油水。”众人尽皆大笑。劳德诺笑道：“别瞧那林少镖头武功稀松平常，给咱们小师妹做徒儿也还不配，倒是颇有骨气。余沧海那不成材的小儿了余人彦瞎了眼睛，向小师妹动手动脚，口出调笑之言，那林公子居然伸手来抱打不平”
25、 林平之又是惭愧，又是愤怒，寻思：“原来青城派处心积虑，向我镖局动手，是为了报上代败剑之辱。来到福州的其实远不止方人智等四人。我杀不杀余人彦，可说毫不相干。” 他心绪烦扰，劳德诺述说他如何杀死余人彦，就没怎么听进耳去，但听得劳德诺一面说，众人一面笑，显是讥笑他武功甚低，所使招数全不成话。只听劳德诺又道：“当天晚上，我和小师妹又上福威镖局去察看，只见余观主率领了侯人英、洪人雄等十多个大弟子都已到了。我们怕给青城派的人发觉，站得远远的瞧热闹，眼见他们将局中的镖头和趟子手一个个杀了，镖局派出去求援的众镖头，也都给他们治死了，一具具尸首都送了回来，下的手可也真狠毒。当时我想，青城派上代长青子和林远图比
26、剑而败，余观主要报此仇，只须去和林震南父子比剑，胜了他们，也就是了，却何以下手如此狠毒？那定是为了给余人彦报仇。可是他们偏偏放过了林震南夫妻和林平之三人不杀，只是将他们逼出镖局。林家三口和镖局人众前脚出了镖局，余观主后脚就进去，大模大样的往大厅正中太师椅上一坐，这福威镖局算是教他青城派给占了啦。”陆大有道：“他青城派想接手开镖局了，余沧海要做总镖头！”众人都是哈哈一笑。 劳德诺道：“林家三口乔装改扮，青城派早就瞧在眼里，方人智、于人豪、贾人达三人奉命追踪擒拿。小师妹定要跟着去瞧热闹，于是我们两个又跟在方人智他们后面。到了福州城南山里的一家小饭铺中，方人智、于人豪、贾人达三个露脸出来，将林家三口
27、都擒住了。 小师妹说：林公子所以杀余人彦，是由我身上而起，咱们可不能见死不救。我极力劝阻，说道咱们一出手，必定伤了青城、华山两家的和气，何况余观主便在福州，我二人别要闹个灰头土脸。”陆大有道：“二师哥上了几岁年纪，做事自然把细稳重，那岂不扫了小师妹的兴致？” 劳德诺笑道：“小师妹兴致勃勃，二师哥便要扫她的兴，可也扫不掉。当下小师妹先到灶间中去，将那贾人达打得头破血流，哇哇大叫，引开了方于二人，她又绕到前面去救了林公子，放他逃生。”陆大有拍手道：“妙极，妙极！我知道啦，小师妹可不是为了救那姓林的小子。她心中却另有一番用意。很好，很好。”那少女道：“我另有甚么用意？你又来胡说八道。”陆大有道：“我
28、为了青城派而挨师父的棍子，小师妹心中气不过，因此去揍青城派的人，为我出气，多谢啦”说着站起身来，向那少女深深一揖。那少女噗哧一笑，还了一礼，笑道：“六猴儿师哥不用多礼。”那手拿算盘的人笑道：“小师妹揍青城弟子，确是为人出气。是不是为你，那可大有研究。挨师父棍子的，不见得只你六猴儿一个。”劳德诺笑道：“这一次六师弟说得对了，小师妹揍那贾人达，确是为了给六师弟出气，日后师父问起来，她也是这么说。”陆大有连连摇手，说道：“这这个人情我可不敢领，别拉在我身上，教我再挨十下八下棍子。”那高个儿问道：“那方人智和于人豪没追来吗？”那少女道：“怎么没追？可是二师哥学过青城派的剑法，只一招鸿飞冥冥，便将他二人的长剑绞得飞上了天。只可惜二师哥当时用黑布蒙上了脸，方于二人到这时也不知是败在我华山派