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人工降水的原理集锦9篇

时间:2024-01-09 14:38:22

人工降水的原理

人工降水的原理范文1

关键词:改善;生态环境;初探

中图分类号:F323.22 文献标识码:A 文章编号:1003-6997(2012)24-0058-02

1 吉兰泰盐湖基本情况及区域生态环境问题

吉兰泰盐场是吉兰泰盐化集团核心企业,也是我国第一个在型机械化湖盐场。吉兰泰盐湖是以NaCl为主的固液相并存的石盐矿床,矿床主要分布于盐湖的东北部,矿床面积37.19 km2,探明的经济的可开采储量为

3 956.56×104 t,资源总量达9 186.61×104 t,是内蒙古自治区较大的盐湖矿床。自1990年以来,以盐湖资源为依托的吉兰泰盐化集团公司(原吉兰泰盐场),已成为一个年生产能力达1.0×106 t以上的大型机械化盐业公司,通过开发盐资源,建成了内蒙古自治区重要的盐化工业生产基地,为国民经济的发展作出了贡献。

近几年,吉兰泰盐湖资源在开采和生产加工过程中,由于自然界干旱气候的持续存在和人类活动(开发规模加大、过度伐采、放牧等)的影响,已强烈地改变着原有的天然资源及生态环境的平衡状态,产生了一系列制约盐湖资源可持续利用的环境问题,区域生态恶化趋势愈演愈烈。为确保盐湖资源可持续利用和吉兰泰盐化集团公司的可持续发展,吉兰泰盐化集团目前主要采取的是对盐湖人工补水的办法,逐步改善区域生态环境。传统的盐湖人工补水除提高地下卤水水位,增加卤水中的盐份,改善水质,延长盐湖资源利用寿命,还有发展无机盐工业,以及固定沙体,阻止流沙侵入,保护盐湖区生态环境的作用。

2 阿拉善盟的大气资源特征

2.1 阿拉善盟的气候环流特征

阿拉善盟位于亚洲大陆腹地,明显的夏季风带来的水汽,在贺兰山西侧经过一段时间聚集,使空气中有充足的水汽,相关条件成熟,即可成云致雨。经过对四十年气候及天气的动力学研究表明,每年4~9月,平均约有18次低空强水汽环流和27次中空强水汽环流形成。这些水汽的输送环流,与华东地区的水汽输送环流本质上是相同的。这种天气、气候特征,为人工增雨提供了前提条件。吉兰泰盐湖位于内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗中部,气候特征与阿拉善盟2.7×105 km2的大区域相类似,具备人工增雨的气象条件。

2.2 阿盟的云物理特征

从1987年开始,经过12年对云物理结构的观测研究表明,阿拉善盟上空每年夏季出现面积达1.0×104 km2以上蔽光高层云约24次,云层厚度2 000~4 000 m,云内水汽含量约6~8 g/m3以上,零度层以上厚度超过1 000 m,冰晶浓度较低,凝结核数量较少。在雅布赖山区及贺兰山区,每年约有15次强雷暴天气出现,而出现雷暴天气的积雨云是载水量最多的云体,用地面火箭催化,增雨效果可达40 %。

2.3 阿拉善盟的荒漠植物生长期需水特征

阿拉善盟荒漠区内生长着多种旱生和超旱生植物,抗旱能力极强。如梭梭、白刺、霸王、红莎、沙篙、马莲等。这些植物在高温和缺水条件下保持休眠状态,一旦遇有少量降水,会立即脱离休眠状态,开始加速生长,即便是湿地皮雨,对荒漠植物生长都有作用。所以,在云层、温度和湿度处于降水临界值状态下,如果能够抓住有利时机,选择准确的作业部位作业,也能增加降水量。即使雨量较小,对牧草生长以及牧业生产均有实际作用。降雨对盐湖的水力补给,有面积大、水量均匀的特点,对提高盐湖水位直接有效。盐湖补给充足的水量,周边植被得以恢复,区域环境便会得到较大改善。

3 开发大气资源的基本原理

3.1 人工增雨的基本原理

云体是由很小的水滴或冰晶组成的,当空气中的水汽含量达到并超过饱和值后,水汽将在凝结核上面生成云滴。大气中有各种形式的降水,如雨、雪、霜、雹、冰粒、冰针、毛毛雨等,降水的形式和强度与生成这种降水物的云型有密切关联。大量的雨雪是从积雨云和高层云系统降下的,而稳定的层云往往只下毛毛雨和米雪。人工增雨是建立在云降水物理学基础上的一门应用科学,基本原理就是在云中撒入一些催化剂,破坏云的胶性稳定状态,以达到人工降水的目的。目前,所应用的人工降水主要有三种,即冷云催化、暖云催化和积云催化。

3.1.1 冷云人工降水的原理 在过冷云中启动降水产生的因子是水向冰转化的冰晶效应。冰晶效应迅速地使冰粒子长成可以发生重力碰并的大小而成长为降水粒子。因此,过冷云中,如果因为缺乏冰晶或冰晶甚少而不能降水或降水强度甚弱的话,可以人工地增加云内冰晶浓度以引发云层降水或增大其强度。

3.1.2 暖云人工降水的原理 暖云中降水的形成过程是先由凝结和湍流碰并等过程在云内产生一批较大的水滴,然后这批大水滴靠重力碰并过程而迅速长大为雨滴。因此,在因为缺乏大水滴而不能降水或降水强度不大的云内,人工地引进大水滴或可以产生大水滴的物质就可以诱发降水或增大降水的强度。

3.1.3 积云的动力催化原理积云是由空气的垂直对流形成的云 积云的人工降水是在积云的上升部位撤播适量的人工成冰核,由于成冰核使自然条件下本来不会出现冰晶的云层中突然出现冰晶,放出相变潜热,此潜热使云内温度升高,云内外温差加大,云上升浮力加大,积云发展加快,水分累积也加大加快,因此就可使原来不会降水的积云降下水来,使本来可能有降水的积云降水量增加。

3.2 增加云内冰晶的方法

撤播冷冻物质以降低局部云体的温度,使冰核发生作用或促成云滴自生冻冰,干冰是常用的冷冻剂。干冰在1个大气压下表面温度低达-78 ℃,升华热为572.9 kJ/kg。干冰周围的空气被剧烈冷却,在-40 ℃等温面所包围的空间,云滴同质核化为冰晶,水汽同质核化为微小水滴,随后又同质核化为冰晶,所以干冰撒入云内后可以产生大量冰晶。

4 利用大气资源改善盐湖区域生态环境的初步效果

人工降水的原理范文2

[关键词]真空;下降;原因;处理

凝汽器真空是汽轮机组运行中监视的一个重要指标,保持汽轮机运行时的合理真空是汽轮机安全运行的重要参数之一。凝汽器真空下降不但影响机组的负荷,还会直接影响汽轮机的安全与经济运行。真空每降低1%,将使汽轮机的汽耗量平均增加1%~2%,使煤耗增0.1%~0.15%,并直接威胁汽轮机转子尾部叶片的寿命。在汽轮机运行的各种故障检查及排除中,真空下降故障也是较难判断解决的。本人根据多年汽轮机运行实践经验,针对电厂中真空下降的原因进行了分析,描述并提出相应处理方法。

一、概况

汽轮机凝汽设备主要由凝汽器、循环水泵、抽气器、凝结水泵等组成。凝汽器的构造主要分为:外壳、水室端盖、管板、冷却水管、排汽进口、热水井、抽气管口、冷却水进出口、水窒隔板、汽侧隔板、汽空间、空气冷却区、进水、中间及出水三个水室。

真空的形成是汽轮机的排汽进入凝汽器汽侧,循环水泵不间断地把冷却水送入凝汽器水侧铜管内,通过钢管把排汽的热量带走,使排汽凝结成水,其比容急剧减少(约减少到原来的三万分之一),因此,原为蒸汽所占的空间便形成了真空,真空建立后是靠主抽气器来维持,它是从专用射水泵来的具有一定压力的工作水,经水室进入喷嘴,喷嘴将压力能变为速度能,水流以高速从喷嘴射出,在混合室内产生高度真空,抽出凝汽器内的汽、气混合物,一起进入扩散管,速度降低,压力升高,最后略高于大气压力,排出扩散管。

二、真空下降的原因及处理

汽轮机运行时真空下降可分为:急剧下降和缓慢下降两种。

(一)急剧下降

1.循环水中断:此时应对循环泵电机重合闸一次,如循环泵不能恢复正常运行,应紧急停机处理。

2.抽气器工作失灵:迅速启动备用射水泵,并根据真空情况紧急减负荷至适当,如无法维持应紧急停机。

(二)缓慢下降

1.凝结水位升高原因:在正常运行中,造成机组的凝汽器水位升高的原因可能是除盐水补水量过大;凝汽器铜管泄漏;凝结水再循环电动门误开或关不到位;低压加热器疏水泵出口压力过高和除氧器压力过高(排挤凝结水)。

象征:凝汽器电极点、就地玻管水位计指示升高,凝结水泵出口压力升高,运行的凝结水泵电流升高达极限值。凝结水过冷度增大。

处理:当确证为凝结水位升高造成凝汽器真空缓慢下降时,值班员应迅速查明造成凝汽器水位升高的原因,将凝汽器水位降低即可。

2.轴封加热器排汽管积水严重原因:当轴封加热器排汽管积水时,使排汽的通流面积减少,轴封供汽系统工作失常,导致真空下降。

象征:当排汽管积水时,轴封加热器排汽管的外壁温度偏低,严重时,高、低压缸前后轴封处会大量冒白汽,这时,机组凝汽器真空开始缓慢下降。

处理:当确证为轴封加热器排汽管积水造成凝汽器真空缓慢下降时,机组人员应迅速地将轴封排汽母管上的放水门全开,进行排水工作,直至水排完为止。必要时开启轴封母管端头疏水门排水。

3.凝汽器汽侧抽气管积水原因:当凝汽器汽侧空气管积水时,使抽气器空气管的通流面积相对减小,导致凝汽器真空缓慢下降。造成凝汽器汽侧空气管积水的原因可能是机组启动时,抽气器空气管疏水不及时;季节变化(如天气变冷);抽气器倒拉水进入空气管。

象征:当凝汽器汽侧空气管积水时,凝汽器甲、乙汽侧空气管的管壁及腔室疏水管的管壁的温度相对于正常时约低,而射水抽气处抽气器的外壁温度则相对升高。

处理:当确证为凝汽器汽侧空气管积水造成凝汽器真空缓慢下降时,机组人员应迅速汇报班、值长,然后进行凝汽器空气管拉水工作。此项工作不是经常进行的,因此,应做好相应的安全措施之后,再开始进行操作。

4.射水池的水温升高,抽气器工作失常原因:在汽轮机机组运行过程中,由于季节的变化或是其他因素使射水池的水温升高,在抽气器的喷嘴处可能会发生汽化现象。从而使抽气工作失常,凝汽器中的不能凝结气体不能及时排出,导致真空下降。造成射水池水温上升的原因可能是夏季环境温度引影响;热力系统内有热源排入射水池内,使水温升高。

象征:凝汽器的真空值与某时期相比较有所下降,或早晚间真空值存在差值。若用电子测温仪或用手摸射水池水时冰温偏高,射水抽气器的下水管的温度也同样偏高。

处理:当确证为射水池水温升高造成凝汽器真空缓慢下降时。适当开启射水池补水门进行射水池换水工作,降低水温。必要时检查热力系统与其相关联的阀门是否关闭严密,即可。

5.运行人员或检修人员工作过程中发生失误、造成凝汽器真空缓慢下降原因:由于运行人员或检修人员在工作过程中发生失误,使凝汽器真空缓慢或急剧下降,造成凝汽器真空缓慢或急剧下降的原因可能是运行人员在正常操作中对系统或是其他原因误开、误关与真空系统有关的阀门:检修人员在进行与真空系统有关的检修工作时,擅自误开、误关阀门。

象征:类似的情况发生时,凝汽器真空机械真空、自动记录表的指示值下降速度会出现两种象征:

①凝汽器真空缓慢下降,汽轮机的排汽缸温度上升,凝汽器电极点水位计的指示值上升,凝结水泵电流和凝结水母管压力会升高;

②凝汽器真空急剧下降时,汽轮机的排汽缸温度上升较快,机组运转声突变;凝汽器电极点水位计的指示值上升同样较快(若是误关循环水系统的阀门,则机组的凝汽器循环水压力将会发生变化)。

处理:当确证运行人员或检修人员工作失误造成凝汽器真空缓慢或急剧下降时,值班人员应沉着冷静地迅速将事发前所进行的操作全部恢复。若是判断为检修人员在时进行检修工作造成的,则迅速到就地将检修人员擅自误开、误关阀门的阀门关闭即可。

6.在做与真空系统有关的安全措施时,凝汽器真空缓慢下降原因:在做与真空系统有关的安全措施的过程中,当真空系统阀门关不严密的因素存在时,凝汽器真空缓慢下降,造成的原因可能是处于负压区的设备或阀门有空气被拉入凝汽器内,使真空缓慢下降。

象征:凝汽器真空缓慢下降,汽轮机的排汽缸温度上升。凝汽器电极点水位计的指示值上升。

处理:当确证为是因做安全措施而引起凝汽器真空缓慢下降时,值班员应迅速将所的安全措施恢复即可。

7.运行中机组低压加热器汽侧无水原因:机组正常运行中,由于人员疏忽大意或是工况发生变化时未能及时调整低压加热器的水位,导致低压加热器无水位运行,这时由于低压加热器无水位,抽汽未能进行热交换就直接排向凝汽器热水井,使凝汽器热负荷增大,真空下降。

象征:凝汽器真空缓慢下降。汽轮机的排汽缸温度上升,凝汽器电极点水位计的指示值上升,就地检查可以发现运行中的低压加热器玻管水位计无水位指示。

处理:当确证为是运行中机组低压加热器无水导致凝汽器真空缓慢下降时,值班员只要将低压加热器调整至有水位显示即可。

三、汽轮机真空下降的处理心得

真空下降,电厂是十分常见的但是处理不当,也会造成事故。

1.确定汽轮机真空下降后,从查找原因及排除方法,对汽轮机真空下降的可能原因进行检查并设法消除,对于给水泵排入主凝汽器的机组,同时要检查汽动给水泵真空系统地运行情况。首先应检查当时有无影响真空的操作,并立即停止并恢复操作前状态。其次,迅速检查表计指示或计算机模拟量显示,循泵电流,射水泵电流,射水抽气器进水压力等,通过检查,确定是哪方面的原因引起的,并进一步消除,必要时提高轴封压力。

2.查找并消除原因的过程中,严密监视真空变化情况,随时准备真空降到规定值后减相应负荷,真空快速下降时这一方面更加重要。当真空下降至动作值时,需检查自动情况,否则手动拍机。

3.当真空影响到事故停机后,严禁汽水继续排入凝汽器,在机组脱扣后,应通知锅炉值班人员,不可向凝汽器排汽排水。

4.真空下降时。应注意低压缸的排汽温度,并投入冷却装置,使排汽温度降低。

参考文献:

[1]汽轮机[K].电力工业出版社,1980:9.

人工降水的原理范文3

【关键词】路基沉降;控制措施;失稳原因;建议

当前我国高速公路快速发展,“十二五”规划明确指出,要构建综合交通运输体系,完善区际交通网络,建设城际快速网络,提高运输服务水平。这些都需要依靠高速公路为主的公路网络来发挥衔接与通行能力。通过国家加大对高速公路的建设投入,逐步实现“东网-中联-西通”的高速网络,组成我国高速公路网的基本骨架。不仅缓解了我国交通压力,而且对我国的经济、社会发展起到了不可估量的推动作用。在高速公路快速发展的同时,因路基不均匀沉降造成的高速公路病害问题日益突出,公路的安全稳定关系重大,因此成为专家学者研究的重点。

1 路基沉降

路基沉降按产生沉降的部位可分为地基沉降和路堤本体沉降。按其产生的原因和次序又可分为:

(1)瞬时沉降:是指加荷后瞬时发生的沉降,对饱和土地基,土中水尚未排出的条件下,沉降主要由土体侧向变形引起。对于严格的土体一维变形情况,瞬时变形很小,接近于0;对于土体的二维或三维变形情况,则瞬时沉降占地基总沉降量的比例较大。

(2)固结沉降:是地基沉降的主要部分,是指超静孔隙水压力逐渐消散,使土体积压缩而引起的渗透固结沉降,也称主固结沉降。固结沉降随时间变化,沉降时间长。

(3)次固结沉降:是指超静孔隙水压力基本消散后,主要由土粒表面结合水膜发生蠕变等引起的沉降。次固结沉降通常较小,且历时较长,在总沉降中所占比例小于10%。因此,在路基设计中,次固结沉降通常不予考虑,只计算瞬时沉降和主固结沉降。

路堤本体沉降产生因素主要有:①路堤填料压实;②路堤边坡侧向变形;③路堤受汽车动荷载作用范围内的填料,因受荷载重复作用而产生累积残余变形。专家学者们已经对路基沉降的预测及计算有了大量研究,本文对路基沉降的处理控制措施进行了探讨与研究。

2 控制措施

2.1 技术措施

控制措施有多种,比如:换土、排水固结、复合地基、强夯置换、化学加固等等。方法各有优缺点,要根据不同的工程环境及适用条件选择相适应的施工处理方法,这样既可以节省工程投资,又可以缩短施工工期。下面重点说一下加固处理。

加固处理是控制地基工后沉降最直接有效的方法。加固处理方法,除最基本的地基重型碾压外,根据地基的情况,可采用深层搅拌桩、CFG桩、强夯处理等方案来减少地基总沉降,加快地基的沉降速度,以满足路面铺设所要求路基沉降及不均匀沉降的要求。

(1)深层搅拌桩,是利用水泥作为固化剂,通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和,使软基硬结而提高地基强度。该方法适用于软基处理,效果显著,处理后可成桩、墙等。深层水泥搅拌桩适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀性时,应通过试验确定其适用性。冬季施工时应注意低温对处理效果的影响。①施工前应进行成桩工艺试验,确定各项技术参数,检验成桩效果。试桩数量不得少于2根,得出沉降与时间关系曲线,不同设计方案(如桩强度、桩径、间距、垫层厚度等)对工后沉降的影响规律,评价工后沉降是否满足设计要求,并对地基处理进行优化设计;②在施工现场取样按设计要求进行室内配比试验,选择合适的场地进行试桩,主要研究不同设计方案(如桩强度、桩径、间距、垫层厚度等)和施工工艺对地基效果的影响,通过现场荷载试验及沉降观测,验证地基处理方案的可靠性,评价处理后地基工后沉降;③搅拌机械应配置灰量或浆量自动记录仪;④坚持四搅两喷或四搅四喷工艺。

(2)强夯处理。强夯处理利用落锤冲击压密地基土体,达到提高地基土的承载力,降低地基压缩性的目的,适用于人工填土、湿陷土、黄土。实际施工过程中,需要进行试验研究,测试设计条件下的影响深度。强夯加固地基土的效果,因土种类、强夯处理方式等而异。对于强夯处理的地基需要用信息化施工技术,即在施工过程中,对处理后的地基进行实时的观测和测试,根据测试的变形模量计算路基沉降量,由此来确定路基竣工后沉降是否能够满足要求,是否需要加密夯点或增加夯击次数。

2.2 管理措施

路基沉降与施工质量密切相关。为确保路基沉降达到设计规范要求,应加强施工管理,在大规模施工前,均应进行施工工艺试验,并在施工过程中遵循相关工艺标准和施工规范,综合考虑地基土成因类型、路基填高、地层结构的复杂性,地基沉降估算精度的复杂性,沉降控制标准以及有效控制沉降的艰巨性等影响因素,对全段路堤沉降应进行系统的观测与分析评估,保证路基填筑完成后有12个月以上的观测期和调整期,分析评估路基沉降是否满足高速公路路面铺设标准。

3 稳定性浅析

3.1 路基失稳原因

3.1.1 内部原因

(1)土质:不同土质的抗水能力、抗剪强度是不一样的,如湿陷性黄土、石膏质或钙质胶结的土等,遇水后软化,使原来的强度降低很多。

(2)边坡形状:突肚形的斜坡由于重力作用,比上陡下缓的凹形坡易于下滑;由于粘性土有粘聚力,当土坡不高时尚可直立,但随时间和气候的变化,也会逐渐塌落。

(3)土层结构:如在斜坡上堆有较厚的土层,特别是当下伏土层(或岩层)不透水时,容易在交界上发生滑动。

3.1.2 外部原因

(1)降水或地下水的作用:持续的降雨或地下水渗入土层中,增加土壤含水量,土中易溶盐溶解,土质变软,强度降低;还可增加土的重度,以及产生孔隙水压力,使土体作用有动、静水压力,促使土体失稳。

(2)振动的作用:如地震的重复作用下,砂土极易发生液化;粘性土,振动时易破坏土的结构,降低了土的抗剪强度;车辆运动、施工打桩或爆破,也可使邻近土坡失稳或变形等。

(3)人为影响:由于人类不合理地开挖,特别是开挖坡脚;或开挖沟渠、基坑、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近;在斜坡上堆放重物或建房时,都可破坏斜坡,引起变形。

3.2 控制措施

上述第2章已对路基失稳的内部原因进行了解决处理,其措施可很好的从内部控制处理路基失稳的问题,下面针对路基失稳的外部原因,作者结合自身经验给出以下几点建议。

(1)设计、修建科学合理的公路排水措施,保证公路交通不受地下水及降水的浸渍;(2)对公路交通进行定期检测,对影响其稳定因素进行预处理,把问题扼杀在摇篮中;(3)加强公路交通附近的开挖、建设管理,严格审批对其稳定有影响的项目工程等。

4 结语

高速公路的快速发展对我国经济的腾飞起到了巨大的推动作用,也对民众的出行带来了很大的便利,国家“十二五”的政策方针,也对高速公路发展是十分有利的,但高速公路快速发展的同时,也带来了与之并存的一些问题,比如生态、拆迁、稳定性问题等等,作者就是针对问题中技术层面的稳定性进行了分析思考,结合自身多年的工作经验,合理地提出了几点建议以供参考借鉴。

【参考文献】

[1]朱万生.路基沉降与稳定性的同步计算分析[J].路基工程,2010,6.

人工降水的原理范文4

关键词:水文循环机理;城市洪水;形成原因;措施;未来;

引言:

改革开放以来,我国东南沿海地区开始大量引进外资,工业、手工业开始发展起来,非农人口增加,非农用地扩大,城市开始大量涌现,而以此同时,随着这些地区经济的发展、城市化进程的加快,问题也大量涌现出来,仅仅在东南沿海的某个地区,数年之间因为城市排水设施不畅,淤泥阻塞河道,存水空间变小,城市内水量增加又排不出去,形成了城市洪水。

这城市洪水形成之后,虽然可以改善城市在旱季缺少降水的情况,为城市提供生产生活所需的用水,保证城市内部的供水,但是更多的带来的却是弊端,城市洪水一旦过量,就会毁坏房屋、工厂、良田等财产,甚至会对人们的生命财产安全构成威胁。本文试对城市供水形成原因进行探究,希望通过原因的解读,寻找到解决城市洪水的办法,保障城市人民群众的生命财产安全,真正造福于人民。

一、水文循环机理

从水在自然界的水文循环机理角度来说,大部分的水都来源于天空之中自然的天然降水,天空中云层含着的水汽遇到适应的温度,便遇冷凝结,降落在地上就形成了雨水。这落在地上的降水在大气层中有的慢慢蒸发,有的流入江河湖海之间,便完成了在水自然界的水文循环。

在城市化开始之后,水在自然界的水文循环受到了人类活动的影响,便开始发生了变化。在降水之前,之前的水循环环节还是同原来一样没有发生变化,部分的水都来源于天空之中自然的天然降水,天空中云层含着的水汽遇到适应的温度,便遇冷凝结,降落在地上就形成了雨水。但是在降落之后,由于城市距离江河湖海较远,之前在自然循环中,能够流入江河湖海的水流,便受到了阻碍,需要通过城市不的排水系统才能流走。

但是近年来,随着城市化进程的加快,工业、商业等产业需要大量的土地来拓展发展空间,于是便开始大量占用耕地、河流的过道,这样一来,虽然扩大了城市空间发展所需要的土地空间,但是也带来了极大的隐患。过多的城市挖掘施工使得城市下部的排水管道遭到了破坏,使得排水空间变小,天空中降下的雨水越多,汇聚在城市地下水排水管道之中的水便越多,一旦汇聚在地下管道之中的水超出管道原有的限度,全部汇聚在一处,排不出去,便会形成城市洪水,崩裂出管道,对城市从地上到地下构成严重的威胁,对人民的生命财产形成破坏。

二、城市排水系统

城市排水系统是处理和排除城市污水和雨水的工程设施系统,是城市公用设施的组成部分。城市排水系统规划是城市总体规划的组成部分。城市排水系统通常由排水管道和污水处理厂组成。在实行污水、雨水分流制的情况下,污水由排水管道收集,送至污水处理后,排入水体或回收利用;雨水径流由排水管道收集后,就近排入水体。

城市排水系统是城市防洪的重要组成部分,在处理城市洪水问题上起了极大的作用。

三、城市洪水形成原因

在快速城市化区域,由于屋顶和硬质地面等不渗透面积的大幅增加,导致该地区的雨水汇流特征改变的现象,其表现为洪水总量增多,洪峰流量加大,洪水汇流时间缩短。

城市化的过程增大了人类社会与周围环境间的相互作用。城市兴建和发展后,大片耕地和天然植被为街道、工厂和住宅等建筑物所代替,下垫面的滞水性、渗透性、热力状况均发生明显的变化,集水区内天然调蓄能力减弱,这些都促使市区及近郊的水文要素和水文过程发生相应的变化。城市的热岛郊应、凝结核效应、高层建筑障碍效应等的增强,使城市的年降水量增加5%以上,汛期雷暴雨的次数和暴雨量增加10%以上。同时由于地表与自然环境相比发生了极大的变化,降下雨水通过截留、填洼、渗流等方式的消耗极少,几乎全部进入了城市排水系统。

任何系统都用处理问题的极限,城市排水系统作为城市水文循环的一部分也不例外。当聚集水量超过城市排水系统处理能力时,降水便不能被及时的排出,加上越来越多的降水,便会使得城市出现洪水,城市内涝便是这样形成的。

城市内涝是指由于强降水或连续性降水超过城市排水能力致使城市内产生积水灾害的现象。造成内涝的客观原因是降雨强度大,范围集中。降雨特别急的地方可能形成积水,降雨强度比较大、时间比较长也有可能形成积水。

四、城市洪水的防治

鉴于城市洪水的形成原因人类生产生活息息相关,因此想好要合理的解决城市洪水问题,必须从多个方面下手,合理的协调人类与自然的关系:

(1)防治城市洪水,必然需要工程设施,为了合理的进行城市防洪工程建设,从事防洪战略研究,结合市政布局,制定具体的项目设计,而且要制定相应的标准。

(2)充分利用城市的先进技术和设备,建立一套为洪水预报和警报所需的洪水水情数据收集、处理和传送的自动化系统,制作中长期预报模型和从降雨开始后的短期实时校正的洪水预报和警报的模型,及时长、中、短期洪水的A报,以及制定与之相应的防洪调度方案。

(3)在城市合理的地方开辟滞洪区,如公园、水塘、枯井等。建设道路采用利于渗流的材料,降低其对降水的积蓄能力,减少降雨洪水的发生。

(4)制定相应的法律法规,明确政府各个部门的相关责任,在遭遇城市洪水时可以积极有效的发挥相关职能。在平时做好相应的准备工作,积极的对相关设施进行排查和维修。

结语:

城市洪水是在城市发展过程中显现出来的重要问题,只有通过水文方面的研究结合城市发展与功能才能得到良好的解决。目前阶段,解决城市洪水问题还有较长的路要走。

参考文献:

[1]霍尔MJ。城市水文学(,詹道江等) 南京:河海大学出版社,1989,23―36

[2]朱元蛀,金光炎,城市水文学。北京:中肟蒲Ъ际醭霭嫔纾1991,32-54

[3]刘昌明,水文水资源研究理论与实践。刘昌明文选北京:科学出版社,2004.4

[4]北京市气象局气象资料室。北京地区气候。北京:气象出版社,1992:50-57

[5]陈千盛城市效应对福州市气候的影响。气象,1997,23(1):41-45

[6]白虎志,张焕儒,张存杰。兰州城市化发展对局地气候的影响高原气象,1997,16(4):410-416

人工降水的原理范文5

[关键词]地下水开采 地面沉降灾害 机理 现状 措施 探究

[中图分类号]P641 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-7-307-2

1前言

地面沉降是在自然条件和人为因素作用下,由于地壳表层土压缩而导致区域性地面标高降低的一种环境地质现象。地面沉降是一种缓慢的地基压缩变形过程,这种现象常在那些新近沉积的正在发生固结的地方发生。地面沉降会对地表建筑、基础设施和地下环境带来巨大危害,其最主要原因就是地下水的超采、滥采。虽然地下水超采并非引发地面沉降灾害的唯一因素,但是此类因素导致的地面沉降灾害最普遍、最严重。太原市的城市地面沉降多发,因此对地面沉降的防控研究一直走在国内前沿,也取得了一定的成果。本文通过介绍地下水开采引发地面沉降的机理、太原市地面沉降现状及防治地下水开采引发地面沉降的具体措施,探究地下水开采引发地面沉降灾害这一问题的治理方式和解决途径。

2地下水超采导致地面沉降的机理

2.1引发地面沉降灾害的主要因素

地面沉降的导致因素有多种,主要有矿产资源开发、地下水超采、地表以下工程建设等因素,各类因素引发地面沉降灾害的机理和范围各不相同,而地下水超采属于地面沉降灾害的最主要致因。我国因地下水超采因其地面沉降的主要多发区域为华北平原、珠江三角洲、长江三角洲和汾渭平原,全部为水资源丰富,经济发达,地下水使用量大的地区,这些地区的地下岩层也多含有压缩性粘土层。

2.2地下水超采引发地面沉降机理

地面沉降机理可以采用有效应力原理进行解释,即开采前的含水层上方荷载由含水层本身及固体颗粒骨架共同承担,荷载与承受力相互平衡,其中 为上覆荷载的压力值, 为水体中固体颗粒骨架承担的压力,属于有效的应力, 为含水层中水体承受的压力,为孔隙水承担的压力。

当地下水进行开采之后,孔隙水的压力 随着水位下降而减小,但是 由上覆岩层决定,因此其数值不会发生变化,因此要想实现新的应力平衡, 就必须承担更多的压力,就必然会导致承压的骨架发生压密和变形的现象,同时水体压力增大,导致水体密度变大,顶底板结合水向水体渗流,粘土层变性固结,以上因素综合作用,最终引发地面沉降灾害。

沉降总量可以采用下列公式计算: ,其中 为沉降总量, 为土层厚度, 为有效应力即骨架应力的变化量, 为沉降的修正系数(经验系数),通常在0.2~0.7之间波动。

以上可以看出,地下水超采引发地面沉降的主要方式就是水位下降带来水体压力降低,压力传递至骨架土层时产生该土层压密和变形,进而带来地面沉降灾害。

3太原市地面沉降现状

太原市的地面沉降历史与地下水开采的时间跨度基本一致,因此可以判断太原市地面沉降灾害的主要发生诱因为地下水超采,必要条件为具有压缩性的土层。

太原市地下水的开采特点为水源地集中开采型、层位集中式开采型和时间( 季节性)集中式开采型,简称三集中式。地下水超采诱发地面沉降灾害观点的主要支持证据为:

3.1地面沉降中心与地下水沉降中心位置基本一致

通过统计,太原市地面沉降的漏斗中心位置与各地下水水位下降的最低点位置分布情况基本一致,太原市地下水水位的下降中心点主要位于在西张地区和城区, 西张地区形成西张水位降落漏斗中心, 城区形成万柏林、下元、吴家堡、小店漏斗四个漏斗中心; 而地面沉降的漏斗也主要发育在西张与城区两个地区。因此可以认定地下水水位下降对地面沉降有促进作用。

3.2地下水开采时间与地面沉降发生时间基本一致

这里提高的一致是指太原市各区进行地下水开采的时间,与相应地区发生地面沉降的时间之间的间隔相对固定,据此可以推断地下水开采是诱发地面沉降的因素之一。

3.3可压缩粘土层为沉降必要条件

通过统计地下水开采范围和沉降发生范围,将地下水开采范围内发生沉降与未发生沉降区域进行对比,发现在产生沉降区域,含水层附近均含压缩性粘土层,据此判断粘土层的压缩为地面沉降的直接原因。

4防治地下水超标开采的措施

4.1政策层面采取的措施

政府应建立统一的地下水资源利用管理机构,对本地区的地下水资源进行合理的规划和开发;同时建立水源监测、研发团队,强化地下水动态监测能力;制定完善的法律法规,严厉打击地下水超采、滥采和盗采行为;加大水资源保护资金投入,对水源进行保护;积极宣传节水理念,减少地下水用量。

4.2地下水资源开采管理层面采取的措施

(1)对地下水资源进行开采时,应当制定严格的开采规定,包括开采时间、开采范围和开采量,避免过浅开采、过量开采和长期持续性开采的现象发生,保护地下水资源的自我恢复能力,实现地下水资源的可持续开发。

(2)加强地下水资源的信息管理和监测,采用先进技术对地下水现状进行动态监测,利用监测资料调整水资源利用计划,将地下水资源保持在合理范围内。

进一步完善地下水动态监测网络和地面沉降的检测,改进监测手段,利用CPS监测与分层监测标组监测自动化技术,提高监测成果的时效性和服务水平。从而及时掌握地下水开采与地面沉降动态情况,适时调整地下水开采计划,实现地下水资源的动态管理,所得数据对科研工作也具有重要意义。

(3)利用地表水资源补给地下水,同时在降雨量多的季节,减少地下水的开采,优先利用地表水,为地下水恢复预留空余时间;最后,还可以通过地下水污染的治理、湿地工程和生态治理等方式提高地下水质、自我恢复能力和可持续开发能力。

充分利用雨水灌溉,开展人工增雨作业,增设人工增雨作业点,灌溉季节增加有效降雨,工业生产和民用中尽量多的利用中水,据有关资料统计,城市供水的80%转化为污水,经收集处理后,其中70%的再生水可以再次循环使用。合理利用中水、雨水,减少地下水的开采量,以恢复和养蓄地下水,改善水文地质环境。

4.3已发生超采地区的补救措施

增加对因地下水超采导致地表沉降灾害地区的研究,探索合理恢复地表变形的途径和技术,同时增加地表测量监控力度,密切关注地表变化,及时对发生变化的地区进行地下水开采控制;回灌地下水,通过人工的补给含水层,提高水体承压能力,减缓地面变形,保证地面构筑物的安全;此外,沿海地区发生地表沉降时,在治理地表的同时防止海水倒灌入地下水漏斗区域引起水质变化。

5结束语

地下水的超采引发地面沉降灾害已经为人熟知,但是当前缺乏有效手段对地面沉降区域进行减缓和修复,及时能够进行修复,各种损耗和代价也太过高昂;要治理地面沉降问题,只能从预防角度出发,严格控制地下水开采,加强水质监测和地表变形监测,确保将地面沉降遏制在初发阶段。此外,应注意除了地下水超采能够引发地面沉降,其它地质原因或人为原因也会导致此类灾害,因此在发生地面沉降时,要准确判断引发类型再采取相应措施。因此,地面沉降灾害需要我们继续探索更为行之有效的途径,来实现地面沉降的根本性治理。

参考文献

[1]张文华.太原市地面沉降的现状及发展变化趋势[J].地质灾害与环境保护,2010,21(4):38-40.

人工降水的原理范文6

[关键词]建筑施工 沉降观测 施测程序

随着社会的不断进步,物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善,同时,也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾,高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。

一、沉降观测的基本要求

1.仪器设备、人员素质的要求

人员素质的要求,必须接受专业学习及技能培训,熟练掌握仪器的操作规程,熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序,对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算,做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

2.观测时间的要求

建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,其他各阶段的复测,根据工程进展情况必须定时进行,不得漏测或补测。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期或按建筑物的加荷情况每升高一层为一观测周期,无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。

3.观测点的要求

为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况,沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。通常情况下,建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。

4.沉降观测自始至终要遵循“五定”原则

所谓“五定”,即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点,点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。

5.施测要求

仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在观测过程中,操作人员要相互配合,工作协调一致,认真仔细,做到步步有校核。

6.沉降观测精度的要求

根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。再未有特除要求情况下,一般性的高层建构筑物施工过程中,采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。

7.沉降观测成果整理及计算要求

原始数据要真实可靠,记录计算要符合施工测量规范的要求,依据正确,严谨有序,步步校核,结果有效的原则进行成果整理及计算。

二、具体施测程序及步骤

1.建立水准控制网

根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案,由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。

2.建立固定的观测路线

由场区水准控制网,依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图,确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线,并在架设仪器站点与转点处作好标记桩,保证各次观测均沿统一路线。

3.沉降观测

根据编制的工程施测方案及确定的观测周期,首次观测应在观测点稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构,首次观测应自基础开始,在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的),等临时观测点稳固好,进行首次观测。

4.将各次观测记录整理检查无误后,进行平差计算,求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。

5.统计表汇总。(1)根据各观测周期平差计算的沉降量,列统计表,进行汇总。 (2)绘制各观测点的下沉曲线。(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图,我们可以预测建筑物的沉降趋势,将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门,正确地指导施工。

6.观测中的注意事项:(1)严格按测量规范的要求施测。(2)前后视观测最好用同一水平尺。 (3)各次观测必须按照固定的观测路线进行。(4)观测时要避免阳光直射,且各观测环境基本一致。(5)成像清晰、稳定时再读数。(6)随时观测,随时检核计算。(7)在雨季前后要联测,检查水准点的标高是否有变动。(8)将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门,当建筑物每天(24h)连续沉降量超过1mm时应停止施工,会同有关部门采取应急措施。

三、探讨的两个问题

人工降水的原理范文7

关键词:桥头跳车 防治措施维修养护

中图分类号:K928文献标识码: A

现就形成桥头跳车的原因、防治桥头跳车的措施以及桥头跳车维修养护简述如下:

一、造成桥头跳车的原因

1.基底强度不足,造成沉降,形成跳车。桥涵通常位于沟壑地段,地下水位较高,且多属于软弱基础,这些软弱地基一般具有天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小的特点。若在台背回填处没有处理或处理不彻底,导致承载力低下,在路基营运荷载的作用下,使地基产生压缩变形,形成地基沉陷,造成跳车。

2.台背填料选择不当。由于施工条件限制,台背填料采用的是软土或自然土,导致压实度达不到要求,产生较大沉降,形成跳车。

3.台背填料的压实度不足。有些工程的台背后填料采用的是砂类土或透水性材料,这些材料孔隙率大,所含的水分多,在重荷载的作用下孔隙率逐渐降低,填料产生一定的压缩变形,根据试验及相关研究资料表明,路基填料本身的压缩变形为路基填筑高度的1%。因而增加了台后填料的压缩变形,形成跳车。

4. 雨水侵入导致路基软化。当防护设施排水不畅时,使雨水侵入路基,导致填方土体软化,强度降低,产生沉降,形成跳车。

5. 路面沉降。刚度不同的路面在跳车处产生的振动效果不同。结构物桥台一般采用刚性很大的钢筋混凝土烧筑而成,具有较大的整体刚度;而与结构物桥台相连的道路具有刚性较小柔性较大特性;道路与结构物桥台之间存在的刚度差,必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑 性变形相对差和较大的刚度突变,势必增强桥头跳车的振动效果。

二、防治桥头跳车的措施

桥头跳车产生的根本原因是桥涵构造物与路基存在着沉降差。只有从设 计、施工等方面采取多种的措施,把沉降差降低到最低限度。

1.对路基的基底进行加固处理。对基底表面可采用换土、强夯、固结、粉喷、搅拌桩、挤密桩深层复合地基法等方法进行加固处理,提高地基承载力,减少工后沉降。

2. 地基预压处理。在拟建桥台处,先填土预压,待地基强度提尚到一定程度上,挖去填土,再建构造物,这样可以减少台后填土的沉降。

3.合理使用填筑材料。桥台后的回填应选用摩擦角大、强度高、压实性好、透水性好的填料,如砂砾、砾石、连续级配碎石、石灰稳定土石渣等,并且压实速度快,加载后能在短时间内完成变形。

4.严格控制压实度。每层压实厚度不应超过规定厚度;使用小型振动压路机进行压实,压路机碾压不到的死角应使用打夯机配合人工压实。保证每层压实度不低于95%。

5.设置排水设施。桥头填方路基应设置排水设施或防护设施,保证雨水顺利排出。基层还应设置渗水层或排水沟,当有地下水或渗入水时能顺利排出。

6、桥头设置桥头搭板。现在高等级公路桥梁设计均采用加设钢筋混凝土桥头搭板方式来进行过度,这样可以将桥台与路基之间沉降变形分散到桥头搭板上,从而提路面的 抗变形能力,有效消除跳车现象。

7、采用过渡性路面。根据桥涵的长度和路基的容许工后沉降值计算等情况,在桥头一定长度范围内铺设过渡性路面,待路堤沉降基本完成(一般3-5年)后,再该铺原设计永久性路面。常用的过渡性路面类型有预制水泥混凝土六棱块(边长3 4.6cm,厚20cm)条石铺砌 (25cm*25cm*40cm)、半刚性过渡层或 沥青表处过渡层等。

8、合理安排施工工期。桥面铺装及桥头两侧的路面面层施工应在路面基层完工后间隔一段时间 (至少在6个月以上),再进行层层摊铺,这样可使路面面层铺筑时路堤沉降能基 本完成,以减少工后沉降差。

9、优化设计方案。

(1 )对于在短期间一次建成的公路,尤其是在软土段施工的公路,在小跨径构造物形式上宜尽量采用箱形截面的涵洞或通道,这种结构物整体性强,刚度大,产生沉降也是均匀的,当地基承载力达不到要求时,可采用筏基来扩大承载面积,这种结构形式可明显减少构造物与路堤的沉降差。尤其是尽量选择有填料的暗涵式结构,对避免桥头跳车有利。

(2 )采用U 型桥台或在台背后两侧路肩设扶壁式挡土墙、护坡等防护工程,杜绝路堤被挤出或冲刷掉,能有效防止沉降差的发展,同时一定要处理好基底,保证基底不产生不均匀沉降。

10、加强施工队伍的质量意识。施工单位的质量意识与桥头跳车发生密切相关,必须加强质量意识的培养。桥头跳车是公路桥梁施工中常见的质量通病,但只要在设计及施工过程中能根据施工地区的具体特点,充分分析引起跳车的各种因素,并在填料、施工工艺等方面严格按设计及技术规范要求组织施工,就可能最大限 度地避免桥头跳车。

11、台背填土防冻胀措施。对多年冻土地区的桥梁结构,冻土融化除使地基土承载力、抗剪强度等发生急剧下降外,水分的挤渗排出还会产生融化沉降变形,尤其是不均匀的沉降会造成结构的破坏。

(1)基侧换土:将基础侧面的冻胀土挖除,换填纯净的粗颗粒不冻胀土。若换填土下是不透水黏土层时,由于冻结时未冻水无通路挤渗排出而降低防冻胀效果,这时可加深换填深度或采用盲沟加强排水。

(2)改善基础侧面光滑程度:将原粗糙的基础侧面,改建成表面光滑的侧面,并用工业凡士林、沥青渣油或渣油表面活性剂(活性剂可用铬盐和憎水性 脂肪胺)等涂抹基础壁面,也可在侧面铺油毛结,以减少冻结力。

三、桥头跳车的维修养护

尽管在设计和施工过程中采取了各种措施防止跳车,但在实际操作中,由于各种施工因素、人为因素的影响还会出现一些跳车。

1.面层加铺水泥(沥青)混凝土。为使沉降后的路面和桥台衔接好,应对沉降部位开挖处理,铺筑水泥混凝土或沥青混凝土,增大与原路面的粘结力,加铺的强度也较为稳定。

2、采取半刚性基层。基层顶部以下0.5米处路基土可采用水泥稳定碎石、二灰、石灰稳定土等半刚性稳定材料铺筑,保证基层强度的稳定。

3、更换台背填料。对沉降严重的,应更换路基填料,需对桥涵两端10cm范围内的填料进行换土处理,采用稳定性、压缩性、抗水 性较好的材料,提高填料的稳定性。

4、灌浆法。当前较为先进的处理方法为灌浆法,这种方法既不对公路产生损坏,还可缩短工期,而且施工设备、材料简单,浆液要有水泥、粉煤灰、水和定量的速凝剂,按一定比例配制而成。这种方法强度高,投资少,效果好,具有很好的发展前途。

四、结语

在实际工作中,设计人员应加强研究,提出合理方案。在相对增加造价不大的情况下和不影响工期的前提下,应有效地避免桥头跳车病害产生,有效地改善行车条件,才能促进经济发展。总之,我们掌握了形成桥头跳车的原因、在施工过程中采取防治桥头跳车的措施及对桥头跳车进行维修养护,针对不同的原因提出合理方案,这样才能消除跳车、保证车辆平稳通行和桥梁的安全性。

参考文献

(1)公路桥涵施工技术规范JTG/T F50-2011(中华人民共和国交通运输部);

(2)安徽省路网项目精细化管理与关键技术施工指南(安徽公路局编著);

人工降水的原理范文8

关键词:沉降:稳定;固结;滑移:压实度:

一、前言

在软土地基上修建高速公路,主要存在路基的沉降和稳定两大问题。软土地基上填筑路基时,如果软土层滑动,路基就会失稳,将造成重大损失,在填土荷载的作用下,地基产生的不均匀沉降将导致路面结构和功能损坏从而是路面使用品质下降:在与桥涵等结构物连接处产生差异沉降,不仅会直接影响结构物的安全,而且车辆的激烈跳动严重影响行车的平顺性和乘客的舒适性,甚至引起事故。因此在施工中通过加强过程控制,尽量减少工后沉降和不均匀沉降,防止路基失稳对提高道路工程使用品质和增长道路工程的使用寿命具有重要意义。

二、路基沉降与失稳产生的原因

(一)路基的沉降是因为路基填料选择不当,填筑方法不合理,压实度不足,在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素,在荷载和水温综合作用下,引起的路基本身的压缩沉降。本质是由于地基或者是路基本身土层的固结压缩排出空隙中的水分或者空气导致整体体积减小而造成的。

(二)路基边坡稳定的实质就是控制边坡滑动。当由重力产生的滑动力等于土体抗剪强度产生的抗滑力的时候,土体就处在临界稳定状态,当滑动力大于土体的抗抗剪强度的时候土体就失去稳定。路基边坡滑塌是公路边坡主要的病害。根据边坡土质类别,破坏原因和规模的不同可分为溜方和滑坡两种情况。

三、工程措施及其原理

(一)沉降问题

路基沉降包括两部分:地基沉降和路堤本身的压缩沉降。地基沉降通过软基处理来达到目的,路堤的压缩通过加强路基施工质量来控制后期的压缩变形。

1、软基处理的目的是使地基的沉降在施工期间大部分完成或基本完成,使地基在工程使用期间不至于发生不利的沉降和沉降差。

软基处理的方法软基处理的一般方法分为:换填法、排水固结法、复合地基处理、挤密、加铺加筋材料。

1 换填:以砂石,素土,灰土和矿渣等强度较高的材料,置换地基表层软弱土,提高承载能力,减少沉降量。经常用来处理浅层软土。

2 排水固结法:原理是软土地基在荷载作用下,土中空隙水慢慢排出,空隙比减少,地基发生固结变形,同时土的有效应力增大,地基土的强度增长,可使地基的沉降在加载预压期间基本完成或大部分完成,使路基在使用期间不至于产生过大的沉降量和沉降差,同时增强地基土的抗剪强度,从而提高地基的承载力和稳定性。

排水固结法是由排水系统和加压系统两部分组合而成,排水系统可在天然地基中设置竖向排水体(沙井,袋装沙井,塑料排水板)或者利用地基土层自身的透水性上排至地表通过地表设置的沙垫层横向排除路基。

3 振密,挤密法:原理是通过震动,挤压使地基土体空隙比减小,强度提高,达到地基处理的目的,必要时候,在震动挤密的过程中,回填砂砾石,灰土,索土等与地基土组成复合地基,从而提高路基承载力,减少沉降量。

4 加筋法:在地基或者土体中埋设强度较大的加筋材料,使地基或者土体能承受拉应力,防止断裂,保持整体性达到提高地基土的整体抗剪性,提高承载力减少沉降或维持路基稳定。经常用的加筋材料如土工布,土工格栅,刚塑格栅。

5 复合地基处理:通过打入加固体与或者加固材料形成加固体与未处理的部分土体形成复合地基,从而提高地基的承载力,减少沉降量。

经常用的如水泥浆喷桩,石灰搅拌桩,预应力管桩等。

2、路基填筑中控制沉降

1营企业在施工中加强对路基压实度的控制,减少工后路堤自身固结下沉。

2 控制路基填筑速度以免破坏软土地基结构性,增大地基沉降量。

(二)稳定问题

防止路基失稳主要是增强土体的抗剪力和减少士体的滑动力两个方面问题。

1、抗剪力控制

2 软基处理

各种软基处理如固结排水,换填,复合地基,挤密,加筋材料等都伴随着地基整体强度的提高,尤其是加筋材料在处理路基失稳中得到了相当广泛的应用。

2,对地下水,地表水渗流的防治

地下水,地表水的渗入不仅可以增加土体的重量,而且可以降低土体的抗剪能力,导致土体失稳,因此加强对地下水和地表水的引流和阻断对路基稳定具有重要意义。

2、抗滑动控制

1 加强沿河路堤坡脚防护,防止坡脚被冲刷掏空造成滑坡。

2 加强路基施工质量控制:实践证明经过充分压实的路基,其塑性变形,渗透系数,毛细水上升高度隔温,隔水性能都有明显的改善。因为路基的失稳大都与水有关系,加强路基压实质量的控制可以明显增强路基抵御水毁的能力。

对于半填半挖路段和路基帮宽路段加强施工质量控制,保证压实度,按规范要求设置台阶,加筋材料的铺设,排水。防护,导流,挡水设施的施工。在路基施工中严禁贴坡,避免溜坡现象发生。

四、施工中应注意的问题

路基施工期间由于填土速度过快,导致软土结构破坏加大地基沉降量和沉降速度,甚至路基出现开裂,或者由于地基处理后没有进行沉降观测,在路基沉降速度仍然很大,工后沉降不满足规定的时候就开始路面施工,或者路基各层的压实度控制不严导致路基在自身荷载作用下出现压缩变形或者路基局部沉降量过大导致路面悬空现象。由此可见施工控制对路基沉降和稳定重要性。

(一)软基处理施工

软基处理是通过各种工程措施来增强地基的强度和减少工程工后沉降和沉降差异,以此确保工程的稳定性和工后沉降满足设计要求。道路工程常用的软基处理方法有如下几种:

1、换填法

当软土地基厚度不大的时候常采用抉填适宜材料的方法来处理地基。

在采用换填法处理地基的时候要注意将软弱层全部挖除不留隐患,保证换填材料质量和设计规定的压实度。

2、排水周结法

排水固结法由排水系统和加压系统两部分组成,排水系统主要在于缩短排水距离,加快排水速度。该系统有水平排水垫层和竖向排水系统,当软土层较薄,或者土的渗透性较好而工期较长时,可以不专门设置竖向排水系统。加压系统即起固结作用的荷载。排水固结法施工中应该注意的问题:

1,保证排水系统的施工质量:其中包括竖向排水系统的深度,竖向排水系统的材料质量,确保竖向排水系统畅通。横向排水系统(一般为沙垫层,碎石垫层)厚度,材料的透水性(含泥量不超标),在路基施工期间(固结期间)保证横向排水系统的畅通。

2 加压系统:加压是固结排水的必要条件,为了保证地基的固结速度,在施工时候要保证加压系统的荷载,就是等载或者超载预压的时候要保证预压土的填土高度。在预压土的顶部要设置一定的横坡便于排水,防止地表水下渗进入路基,危害路基。

3 沉降和稳定的监控:在采用固结排水法处理软土地基的时候要密切监控路基的沉降和路基的横向偏移,确保路基在满足设计要求的情况下才可以进行路面的施工,防止工后沉降过大,造成路面悬空而发生断裂。

4 工期的合理安排

采用排水固结方法处理软土基础,排水固结的速度一般较慢,路基稳定需要很长时间,尽量提早安排,加快施工为路基稳定留出足够预压时间。

3、复合地基处理

最常用的为浆喷水泥搅拌桩,主要控制水灰比及每米的水泥用量。

(二)路基施工

1、选择良好的路基填筑材料,必要时候对填料进行改性处置。确保路基达到设计所需求的整体强度。

2、采取正确的填筑方法,充分压实路基保证达到规定的压实度。主要控制:机械设备、碾压工艺、含水量、填土厚度。

3、路基施工速度对沉降的影响:对于有结构性的软粘土地基而言,确定合理的填筑速度至观重要,过快的填筑速率会破坏软土结构性,加大沉降量,甚至会造成路基失稳,要控制外在荷载的加载速度,尽量减少附加沉降。

4、加强对地质资料的调查(防止暗沟暗塘危害)

在路基施工中由于设计地质调查不细致,经常会发现暗沟和暗塘,施工中要加强对地质的补充调查,防止因地质隐患给整体路基的沉降和稳定性带来危害。

5、加强对结构物回填等零星壤土的质量控制

结构物回填和一些零星壤土因为回填量少,作业环境限制,有时候大型机械无法作业,经常是路基施工的薄弱环节。由于结构物回填经常是在结构物结束后才施工,导致这些部位的填筑速度,固结时间与正常路段有所差异。而这些部位因为结构物与路基的基础处理方法不同导致的沉降差异是引起结构物与道路衔接处跳车的基本原因,但该处路基自身的因施工质量原因导致的固结沉降也是原因之一,因此对这些部位加强施工质量控制具有重要的意义。

在施工中质量控制要点:在结构物强度达到设计要求后回填;保证每层填筑厚度不超标;采用一些人工手动碾压工具,确保碾压到位,不留死角;一般采取对称回填,以防对已完工结构物产生较大的侧向不平衡压力导致结构物的损坏;在施工中加强质量检测,确保施工质量。

6、注意防止地表水和地下水对路基的影响

土的水稳定性不好,尤其是素土路基和膨胀土路基对水的敏感性更强。这就要求在路基施工整个过程中都要注意隔离地表水和阻断地下水对路基的不利影响,地表水是通过快排,不积水来达到目的的,如加大路基施工的横坡,保持临时边沟的通畅,如因地形因素导致地表水无法自然排除的时候,必须设置泵站确保路基不被地表水浸泡。阻断地下水是通过工程设计的滤水层,或者是封水层来达到这个目的,滤水层在施工中和施工后要一直保持通畅,防止地下水上升积聚。

7、注意排水防护工程的施工

路基在使用期间的质量隐患大多都与水毁有关,因此加强排水,防护工程的质量控制,是道路工程长期处于干燥的环境中,对延长道路工程的使用寿命,减少质量隐患具有重要的现实意义。

排水防护工程施工质量控制要点:理解设计意图,在施工中保证工程满足实际需要;原材料和现场施工质量;因排水防护工程与地形,地貌的关系很大,在施工中最重要的是因地制宜,多与设计沟通,确保排水防护工程能最好的起到保护道路的作用。

五、结束语

实践证明,在施工中通过对软土地基处理质量控制,路基压实度的控制,施工环境的控制(主要是地表水,地下水),加强排水防护工程的施工控制,使道路工程长期处于适宜的环境中,对道路工程的沉降控制和道路工程的稳定,道路工程的使用寿命和使用品质具有重要的意义。

参考文献

[1]黄晓明,张晓冰编著,公路建设质量通病分析与防治[M] 北京:人民交通出版社

人工降水的原理范文9

关键词:地铁车站、深基坑、管井、降水。

中图分类号: TV551.4 文献标识码: A 文章编号:

井点降水是将带有过滤器的井管埋入含水层中,从管中抽取地下水,以降低地下水位、疏干基坑中的地下水。常见的降水井点有轻型井点、喷射井点、电渗井点和管井井点,本文结合深圳地铁2号线东延线燕南站施工情况介绍管井井点的施工方法和技术要求。

一、工程概况及地质简况

1.1工程概况

深圳地铁2号线东延线燕南站设于振华路与燕南路交叉口的西侧,地处深圳市繁华地段,车站地面交通繁忙、地下管线多、周边现状为密集的多层或高层房屋,基坑离房屋基础最近约为1.6m,车站底板埋深约18.28m,车站呈东西走向,车站外包总长319米,标准段宽17.3米,施工条件差。

1.2地质简况

站址处原始地貌为冲洪积平原及其间沟谷区,地面高程9.8~11.1m,地面坡度小于3°;车站范围内现地面高程一般在10m左右。

车站范围上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土(Q4ml)、冲洪积粘性土及砂土(Q4al+pl),残积粘性土层(Qel),下伏基岩为燕山期(γ53)花岗岩。

车站范围地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。

第四系孔隙水主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂(砾)质粘土层中。地下水埋深2.00~3.10m,含水层厚度9.70~18.20m,以孔隙潜水为主,局部微承压。主要由大气降水补给。水量较丰富,水质易被污染。

岩层裂隙水较发育,广泛分布在花岗岩的中~强风化带、构造节理裂隙密集带中。富水性因基岩裂隙发育程度、贯通度、断层带性质及胶结程度、与地表水源的连通性而变化,主要由大气降水、孔隙潜水补给,局部具有承压性。

本场地地震基本烈度为七度。

二、管井构造

本车站的降水方案设计借鉴了多年深圳市区施工的经验,在基坑内纵向设置两排管井降水,间距20米,采用大口径深井加真空降水的方法,以达到基坑降水和土体排水固结的目的。

管井直径600mm,全孔下入φ400/300mm水泥砾石滤水管,井口下部3m的滤水管外包一层40目尼龙网,井深范围内回填φ3-7mm滤料。大口井埋设深度L=h+8.0m(h—对应大口井里程处的基坑深度),将地下水位降低至基坑下1M,大口井管长L′=L+3m。

三、施工方法及技术要点

3.1施工工艺流程

大口井降水施工工艺流程为:施工准备埋设钢护筒定井位、立钻架成孔清孔下井管填滤料洗井安装真空泵试抽降水管理、加强监测完成降水任务对管井进行封堵。

3.2施工技术要点

(一)成孔:埋设好护筒后,采用GPS-10型回转钻机钻孔,确保孔径不小于600mm,深度大于设计深度,以考虑抽水期间沉淀物可能达到的沉积高度所产生的影响,并保证钻孔圆正垂直。钻孔过程中采集土样,核对含水层所在部位和土的颗粒组成。

(二)清孔:井管下入前进行清孔作业,清孔采取注入清水置换,利用砂石泵抽出沉渣,并测定井深。

(三)下井管:井管采用φ400/300mm的水泥砾石滤水管,每节长2.0m,利用汽车吊分节吊放。井管接头处用尼龙网包裹严密,下到设计深度,顶部高出地面20cm,并采取措施加以临时保护。

(四)填滤料:井管到达设计深度后,适当稀释井内泥浆,然后立即在井管周围灌填滤料。滤料采用人工沿井孔四周均匀连续填入,滤料填至井口下1m处,其上用粘土回填。滤料采用φ3-7mm干净石屑。

(五) 洗井:完成滤料灌填后,按规定进行洗井。在成井后8h内,将污水泵放入井底反复抽洗,保证渗水效果,洗井过程中观测水位及出水量变化情况。

(六)安装潜水泵及管路系统

1) 安装前检查电机和泵体,确认完好无误后方可安装;

2) 潜水电机、电缆和接头的绝缘安全可靠,并配有保护开关控制,以确保安全运转;

3) 安装过程中保证各连接部位密封可靠不漏气;

4) 将真空泵进出水、进出气调节好,保证正常运转;

5) 管路在基坑边缘汇入总管,将水排入市政污水系统;

6) 管路上装有真空表、水表、闸阀、单向阀,以便于控制、管理,气管连接处保证密封、不漏气。

(七)试抽:洗井后,对井管进行单井试抽,如有异常情况,重新洗井,并再次进行抽水试验。

(八)降水管理

降水工作持续时间较长,降水管理工作的要点是:

1) 降水开始后,随时了解水位动态变化,根据水位观测情况,控制降水井排水时间和时间间隔,控制真空泵抽吸力度,保证系统有足够的真空度。

2) 降水期间安排三班人员日夜值班,进行排水降水控制操作、水位观测和数据记录。

3) 降水期间安排专人负责对抽水设备和运行状况进行定时维护、检查和保养,观测记录水泵的电源、出水等情况,保证抽水设备始终处在正常运行状态。

4) 降水期间严禁随意停抽。

5) 更换水泵时,测量井深,掌握水泵安全深度,防止埋泵。

6) 备好备用电源,保证抽水正常、连续进行。

7) 基坑开挖过程中,密切注意真空效果,做好密封工作。

8) 若因地下围护结构渗漏而引起坑外水位下降超过规定值时,控制抽水力度或停抽。采取措施处理后再复抽。

(九)降水监测

整个降水过程中,连续进行降水监测,主要包括水位观测和对周围环境影响观测两项内容。

1) 水位观测

① 降水开始前统测1次基坑的自然水位,抽水开始后,在水位未降到设计深度(基坑底板下0.6m)前,每天测3次水位;

② 水位降到设计深度后,且趋于稳定时,每天测1次水位,水位监测精度控制为±1cm;

③ 设专人负责监测工作,及时整理监测数据,绘制水位降深值s与时间t曲线图,分析水位下降趋势,预测达到设计降水深度所需时间,根据水位监测记录和s—t曲线图,分析查明降水过程中出现的异常情况及产生的原因,及时采取处理措施,确保降水作业顺利进行。

2) 周围环境监测

① 降水作业开始前,布设地表沉降、管线沉降、建筑物沉降和倾斜测点,并会同监理工程师和相关管理部门作好周围环境原始状况记录;

② 降水作业开始前3天测3组数据,取平均值作为初始值,降水作业开始后,在水位未降到设计深度前,每天测3次数据,当水位到达设计深度后,并趋于稳定时,每天测1次;

③ 监测精度同水位监测精度;

④ 设专人负责监测工作,及时整理监测数据,绘制沉降值s与时间t曲线图,分析沉降趋势以及降水作业对周围环境的影响程度和范围;

⑤ 根据监测数据及s—t曲线,合理调整降水方案,确保地下管线及周围建筑物和构筑物的安全和正常使用。

3.3质量检验

管井施工质量检验主要执行 《建筑与市政降水工程技术规范》 (JGJ/T111-98)、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002)与《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-2003)。

四.小结

经过本车站基坑降水井的施工,对降水井成井做到“过程控制”,在降水井成井后及时提取降水参数,根据降水参数去修正设计、指导施工,确保了车站在土方开挖过程中,水位控制在基底以下,顺利完成了土方开挖、主体结构的施工,并对后续区间降水施工起到了指导的作用,取得了很好的效果。

参考文献:

[1] 刘俊岩.深基坑工程.中国建筑工业出版社,2001.