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颗粒迁移作用下宽级配土渗透性研究

岩土力学 2021年第1期42卷 125-134页

作者：朱秦苏立君刘振宇杨世豪中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101 中国科学院、巴基斯坦高等教育委员会中国-巴基斯坦地球科学研究中心巴基斯坦伊斯兰堡

宽级配土作为堆积层滑坡的主要物源,其渗透性研究是开展降雨型堆积层滑坡机制研究的前提和基础。宽级配土的渗透是一个包括水分运移和土体细颗粒迁移的复杂过程,但在研究其渗透性时通常只考虑了水分的运移而忽略了细颗粒的迁移。为此,... 详细信息

宽级配土作为堆积层滑坡的主要物源,其渗透性研究是开展降雨型堆积层滑坡机制研究的前提和基础。宽级配土的渗透是一个包括水分运移和土体细颗粒迁移的复杂过程,但在研究其渗透性时通常只考虑了水分的运移而忽略了细颗粒的迁移。为此,采用自制大型渗透仪对3组不同D15/d85值(D15为粗粒组中小于该粒径的颗粒质量分数为15%的粒径;d85为细粒组中小于该粒径的颗粒质量分数为85%的粒径)的土样进行了饱和渗流试验,研究了宽级配土的水分运移特征和细颗粒迁移规律。研究结果表明:D15/d85值对宽级配土的渗透系数和细颗粒迁移有重要影响,D15/d85值越小,则土体渗透系数越小,细颗粒不易发生迁移;D15/d85值越大,渗透系数越大,试验过程中渗透系数变化越剧烈,迁出细颗粒的量也更大。根据渗透系数的变化也可判定土体内部细颗粒的运动情况,据此提出了3种宽级配土颗粒迁移模式。该研究成果加深了对宽级配土渗透特性的认识,为完善降雨型堆积层滑坡机制研究提供了新思路。

关键词：宽级配土 D15/d85 渗透性颗粒迁移

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宽级配土防渗料服役性能室内试验研究

宽级配土防渗料服役性能室内试验研究

作者：史新北京交通大学

学位级别：硕士

宽级配土是指颗粒范围从黏粒到粗砾(或碎石、块石),并基本包括所有中间粒径,能满足一定防渗要求的性能良好的土石混合料,相对传统的粘土和土工膜来说,其在强度、变形等力学性能等方面具有明显的优势。目前宽级配土防渗主要应用于土石坝... 详细信息

宽级配土是指颗粒范围从黏粒到粗砾(或碎石、块石),并基本包括所有中间粒径,能满足一定防渗要求的性能良好的土石混合料,相对传统的粘土和土工膜来说,其在强度、变形等力学性能等方面具有明显的优势。目前宽级配土防渗主要应用于土石坝心墙,但在其他领域还未获得广泛推广,具有很大的应用潜力,因此对宽级配土的工程特性展开进一步的研究尤为必要。本文以宽级配土防渗料为研究对象,首先采用控制变量法分别探究细粒土的物理特性、细粒含量、土的级配以及击实功这四个因素对其渗透特性的影响,得到其主控因素,并且通过控制这四个影响因素,建立合适的数学模型,得到统一的面向土石坝心墙(Ks宽级配土防渗料控制标准,在此基础上,对土体进行改良得到超低渗透性(Ks宽级配土的压缩固结特性和收缩特性展开探究,从而给出科学的宽级配土防渗料工后沉降和收缩开裂调控措施,更好的指导工程实践。基于试验研究和理论分析,本文取得了如下结论:(1)细粒物理特性、细粒含量、击实功以及颗粒级配均对宽级配土的渗透系数有着显著的影响。宽级配土最优细粒含量在30～40%之间,渗透系数随着细粒部分液限以及塑性指数的增大而减小,随着击实功的增加呈负指数函数形式下降,粗粒料级配连续时的渗透系数可以达到不连续时的1/100,并且细粒含量为主控因素。(2)定义修正曲率系数Cc’作为宽级配土的级配控制指标,对不同细粒物理特性的宽级配土,分别建立其防渗标准,然后抽象出防渗标准的计算模型,从而得到了面向土石坝心墙的宽级配土防渗料控制标准,同时在此基础上掺入一定量的膨润土以及增加击实功,得到了超低渗透性宽级配土防渗料控制标准。(3)随着细粒含量的增加,宽级配土的压缩系数先迅速减小然后逐渐增大,压缩模量先迅速增大再逐渐减小,细粒含量在20%～30%之间时,宽级配土的压缩系数最小,压缩模量最大,其压缩性能最佳。宽级配土相对纯细粒土来说,能有效减小土体的压缩系数,增加压缩模量。(4)随着细粒含量的增加,宽级配土的体积收缩量先迅速减小后平缓增加,细粒含量在25%～30%之间,宽级配土抗干缩性能最佳。30%细粒含量的宽级配土体积收缩量是纯细粒土的0.386倍,宽级配土相对纯细粒土来说能有效减小土体的收缩变形量。

关键词：宽级配土渗透系数防渗标准细粒含量压缩系数压缩模量

考虑饱和渗透系数的宽级配土渗流侵蚀过程室内试验研究

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水利水电技术（中英文） 2023年第7期54卷 183-192页

作者：明华军陈西卢晓春田旭灿魏康旭防灾减灾湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北宜昌443002 三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002 水电工程施工与管理湖北省重点实验室湖北宜昌443002

【目的】宽级配土是堤防的主要填料,其在水力梯度作用下会发生内部侵蚀直至管涌破坏。渗流侵蚀过程会改变土体性质,进而影响饱和渗透系数。依据饱和渗透系数演变规律,探究土体渗流侵蚀过程,有助于工程安全性评价与渗透破坏预测防治。【... 详细信息

【目的】宽级配土是堤防的主要填料,其在水力梯度作用下会发生内部侵蚀直至管涌破坏。渗流侵蚀过程会改变土体性质,进而影响饱和渗透系数。依据饱和渗透系数演变规律,探究土体渗流侵蚀过程,有助于工程安全性评价与渗透破坏预测防治。【方法】采用自制渗流侵蚀试验仪,通过逐级升高渗透水压力,开展土体侵蚀过程试验,测量饱和渗透系数和细颗粒流失量,探究级配与干密度对渗流侵蚀过程的影响。【结果】结果显示:依据饱和渗透系数演变规律,渗流侵蚀过程可分为侵蚀前期阶段、侵蚀发展阶段和侵蚀破坏阶段,从而定义了渗蚀发展临界水力梯度和渗蚀破坏临界水力梯度;宽级配土的渗蚀发展临界水力梯度与渗蚀破坏临界水力梯度均随级配参数D 15/d 85增加而减小;当细颗粒含量处于欠填状态时,渗蚀发展临界水力梯度随细颗粒含量增加而减小,渗蚀破坏临界水力梯度随细颗粒含量增加近似线性增大;当细颗粒含量处于满填状态时,两种临界水力梯度与累积细颗粒流失率均随着干密度增加而增大。【结论】可见,由于渗透侵蚀造成的饱和渗透系数变化显著地受土体级配与密实状态的影响。

关键词：宽级配土饱和渗透系数渗流侵蚀细颗粒含量级配参数临界水力梯度

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宽级配砾石土压实质量快速检测方法的探讨

水电工程研究 1997年第2期 16-21页

作者：贺如平王建洪电力工业部成都勘测设计研究院科研所

基于渗流分形模型的土石坝宽级配砾质土渗流特性研究

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中国农村水利水电 2025年

作者：曹昕江超欧阳辉南京水利科学研究院水利部大坝安全管理中心常州市金坛区水旱灾害防御调度指挥中心

针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题，本文通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟，引入最大单粒孔隙骨料架空判据，提出土体渗流分形模型，计算土石坝宽级配砾质土渗透系数，通过与试验结果对比分析，验证了渗流分形... 详细信息

针对土石坝宽级配土渗流特性难以准确获取的问题，本文通过对土体骨架-孔隙-细粒土结构进行细观模拟，引入最大单粒孔隙骨料架空判据，提出土体渗流分形模型，计算土石坝宽级配砾质土渗透系数，通过与试验结果对比分析，验证了渗流分形模型的合理性。通过影响因素分析，研究孔隙率、含砾率、颗粒不规则度对渗透系数的影响，分析结果表明，孔隙率是影响渗透系数的直接因素，含砾率和颗粒不规则度增加以改变孔隙率和孔隙分布均匀程度的方式影响渗透系数。基于工程实例，证明渗流分形模型分析结果符合工程实际。根据本文研究成果对土石坝宽级配砾质土填筑质量控制给出建议。

关键词：土石坝宽级配土渗流分形模型土石细观结构填筑质量控制

瀑布沟工程黑马I区宽级配砾质土全料在修正普氏功能下的击实特性研究

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水电工程研究 1997年第3期 6-13页

作者：贺如平袁光国电力工业部成都勘测设计研究院科研所

瀑布沟水电站心墙防渗料为宽级配砾质土，将宽级配砾质土作为土石坝心墙防渗料，国内尚无工应用经验。对电站拟用的黑马Ｉ区全料，采用修正普氏功能进行击实试验研究，为瀑布沟水电站土石坝进一步优化设计提供依据。

关键词：水电站砾质土压实堆石坝宽级配土防渗土

泥石流堆积物中细颗粒含量与渗透系数关系试验研究

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岩土力学 2016年第11期37卷 3184-3190页

作者：杨进兵陈兴长汪惠田小平贾利蓉西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010

泥石流拦砂坝通常建造在沟床堆积物上。泥石流堆积物的渗透性是影响坝底扬压力的关键因素。目前关于土体渗透性的研究主要集中于无黏性粗粒土,对泥石流堆积物这种宽级配土体渗透性的研究比较缺乏。选择北川县泥石流沟床堆积物作为试验材... 详细信息

泥石流拦砂坝通常建造在沟床堆积物上。泥石流堆积物的渗透性是影响坝底扬压力的关键因素。目前关于土体渗透性的研究主要集中于无黏性粗粒土,对泥石流堆积物这种宽级配土体渗透性的研究比较缺乏。选择北川县泥石流沟床堆积物作为试验材料,通过渗透试验,确定了影响宽级配土渗透性的细颗粒上限粒径;在此基础上,通过试验研究了细颗粒含量与渗透系数的关系。结果表明,泥石流堆积物中粗颗粒仅起骨架作用,细颗粒才是决定其渗透性能的关键;显著影响宽级配土渗透性的细颗粒上限粒径为0.1 mm;细颗粒(土的渗透性趋于稳定。

关键词：泥石流宽级配土细粒土渗透系数

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泥石流多发区蒋家沟流域的下渗与产流特点

山地学报 2012年第5期30卷 585-591页

作者：郭晓军崔鹏朱兴华中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室/中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院研究生院

在云南东川蒋家沟泥石流源区多个典型点,进行野外下渗试验得出蒋家沟流域宽级配土的下渗特征。试验发现:1.下渗曲线皆较好满足霍顿下渗公式;2.下渗率比较大,主要土壤红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率都在0.08 mm/s以上;3.不同土壤... 详细信息

在云南东川蒋家沟泥石流源区多个典型点,进行野外下渗试验得出蒋家沟流域宽级配土的下渗特征。试验发现:1.下渗曲线皆较好满足霍顿下渗公式;2.下渗率比较大,主要土壤红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率都在0.08 mm/s以上;3.不同土壤类型的稳定下渗率按大小排序依次为:砾石土>红黄壤>燥红土,红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率按大小排序依次为:耕地>林地>灌木丛>裸地(滑坡后壁)>草地。蒋家沟流域宽级配土决定了降雨时壤中流产流占有很大比例,在径流场进行人工降雨,采集前期土壤水、壤中流和降雨样品,通过测试其中的稳定同位素浓度,利用同位素分割径流的原理,发现前期土壤水在壤中流产流中起着不可忽略的作用。降雨时,大量雨水下渗入土体,使孔隙水压力增加,前期土壤水位于湿润峰的前端,因此壤中流产流初期,前期土壤水占有很大的比例,达到86.46%,随着降雨时间的持续,雨水逐渐取代前期土壤水的作用,导致产流中本次降雨的比例逐渐升高,试验结束时达到85.63%。可以推断,短历时暴雨时,降雨强度大于下渗率,该流域以超渗产流为主,易发生坡面泥石流;长时间小强度降雨时,该流域以蓄满产流为主,壤中流占有很大比例,本次降雨是泥石流暴发的诱发因素,但不一定是水量的主要供给源。

关键词：渗透试验壤中流同位素宽级配土蒋家沟

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黏土的分散性及分散性黏土改性筑坝研究

四川水力发电 2006年第5期25卷 88-92页

作者：袁光国李小泉中国水电顾问集团成都勘测设计研究院科学研究所四川成都610072

在土石坝工程中,对黏土的分散性研究是十分重要的。结合西藏S水电站土石坝工程,对采用分散性黏土与砂砾石掺合改性后作为心墙防渗体的填筑材料进行了初步探讨。对一些土石坝工程因特定原因,当黏土材料别无选择而使用劣质黏土时,如何采... 详细信息

在土石坝工程中,对黏土的分散性研究是十分重要的。结合西藏S水电站土石坝工程,对采用分散性黏土与砂砾石掺合改性后作为心墙防渗体的填筑材料进行了初步探讨。对一些土石坝工程因特定原因,当黏土材料别无选择而使用劣质黏土时,如何采取相应的安全措施保证工程安全提出了一些肤浅认识。

关键词：分区土石坝砾石土黏土防渗抗渗性黏土的分散性分散性黏土改性土料宽级配土工程措施研究