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堤基管涌发生发展过程的试验模拟

水利水电科技进展 2005年第6期25卷 21-24页

作者：李广信周晓杰清华大学水利水电工程系北京100084

通过比例为1∶100的有机玻璃模型槽进行模型试验,模拟二元堤基条件及不同防渗墙深度下,堤基内管涌的发生和发展过程.利用拍照还原等方式,得到管涌口出砂面积;并采用彩色砂作为示踪材料,切片观察测量管涌发生后试样的局部剖面.从而验证... 详细信息

通过比例为1∶100的有机玻璃模型槽进行模型试验,模拟二元堤基条件及不同防渗墙深度下,堤基内管涌的发生和发展过程.利用拍照还原等方式,得到管涌口出砂面积;并采用彩色砂作为示踪材料,切片观察测量管涌发生后试样的局部剖面.从而验证了二元结构堤基的渗透破坏模式为:首先在上层弱透水层中发生流土,然后在强、弱透水层之间发生自下游向上游的逐步潜蚀冲刷.并且从试验得到了一些悬挂式防渗墙深度及堤基土密度与管涌发展之间的定量关系.

关键词：堤基管涌潜蚀接触冲刷流土模型试验

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黄土地层突涌破坏机理物理模拟

西安科技大学学报 2010年第5期30卷 560-564页

作者：李喜安郑惠芳康景辉邓亚虹李亮陈文军长安大学陕西西安710054

首次通过物理模拟手段对黄土地层中的突涌破坏现象进行了研究,深刻揭示了突涌变形破坏特征及其影响因素,指出突涌变形破坏特征主要取决于黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件及其变化变化。试验结果同时表明,黄土... 详细信息

首次通过物理模拟手段对黄土地层中的突涌破坏现象进行了研究,深刻揭示了突涌变形破坏特征及其影响因素,指出突涌变形破坏特征主要取决于黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件及其变化变化。试验结果同时表明,黄土试样的均质性、初始密度、初始含水量、水压及边界条件对初始流网形态起着控制性作用,这不仅是突涌变形破坏特征有所差异的根本原因之一,同时也是决定突涌变形破坏后续侵蚀特征的主要因素。本文研究从多个角度全面揭示了突涌的发生机理,其结论为黄土潜蚀机理的相关研究提供了有力借鉴。

关键词：黄土突涌潜蚀物理模拟

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降雨与潜水作用下残积土边坡稳定试验研究

建筑结构 2015年第6期45卷 89-92页

作者：祝方才欧蔓丽陈春鸣湖南工业大学土木工程学院株洲412007 东莞理工学院城市学院城市与环境科学系东莞523419

我国南方地区边坡广泛分布有土石混合的残积土层,残积土层下卧有基岩,常由于降雨和地下水渗流导致坡体失稳。依据这一工程背景开展了室内模型试验研究,利用衡阳某隧道花岗岩残积土和级配碎石混合来模拟现场残积土,用医用滴管来模拟降雨... 详细信息

我国南方地区边坡广泛分布有土石混合的残积土层,残积土层下卧有基岩,常由于降雨和地下水渗流导致坡体失稳。依据这一工程背景开展了室内模型试验研究,利用衡阳某隧道花岗岩残积土和级配碎石混合来模拟现场残积土,用医用滴管来模拟降雨,用预埋的接自来水的带孔PVC管模拟潜水,研究了潜水单独渗流然后经历不同降雨强度的边坡土体内部沉降、土压力和土体含水量的变化。试验表明,随着潜水渗流和降雨的进行,土体含水量不断增加,但不同位置增加程度不一,边坡中间层含水量最大,土压力和土体内部沉降不明显,边坡破坏主要表现为潜蚀。

关键词：残积土降雨潜水土压力沉降潜蚀

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杭州城市平原区土体渗流破坏特征及分区

工程勘察 2009年第S2期37卷 594-598页

作者：毛汉川斯小君胡根兴秦祥熙浙江省地质调查院浙江杭州311203 浙江大学建筑设计研究院浙江杭州310007

本文从岩土的物理力学性质、渗透性及潜水水位等方面,经过大量数据的统计分析,对杭州城市平原区30米以浅地层的潜水渗流破坏进行了岩性条件及水力条件的综合研究,根据不同破坏类型的临界水力比降值等条件对该区的潜水渗流破坏进行进一... 详细信息

本文从岩土的物理力学性质、渗透性及潜水水位等方面,经过大量数据的统计分析,对杭州城市平原区30米以浅地层的潜水渗流破坏进行了岩性条件及水力条件的综合研究,根据不同破坏类型的临界水力比降值等条件对该区的潜水渗流破坏进行进一步的分区(高易发区、中等易发区、低易发区)。

关键词：杭州市流土管涌潜蚀临界水力比降

鄂西某坝坝肩深部层状岩溶坍塌堆积物渗透特性研究

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水土保持研究 2006年第5期13卷 5-7页

作者：陈强聂德新谢晔周洪福成都理工大学工程地质研究所成都610059

鄂西某电站右坝肩中上部缓倾坡内的层状岩体深部，存在顺层发育的岩溶坍塌堆积物，该坍塌堆积层厚约2～3m，坍塌半径约为20-30m，主要由白云质灰岩碎块、泥砂物质和钙质胶结物组成。它们的存在，可能会构成影响坝肩岩体渗透稳定性的控... 详细信息

鄂西某电站右坝肩中上部缓倾坡内的层状岩体深部，存在顺层发育的岩溶坍塌堆积物，该坍塌堆积层厚约2～3m，坍塌半径约为20-30m，主要由白云质灰岩碎块、泥砂物质和钙质胶结物组成。它们的存在，可能会构成影响坝肩岩体渗透稳定性的控制性边界条件之一，因此，针对该溶蚀坍塌层展开渗透试验研究，从机械潜蚀和化学潜蚀两个方面阐述其渗透变形特征，进而定性地评价其对工程的影响。

关键词：岩溶塌陷渗透特性渗透变形潜蚀坝肩

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砂土内部侵蚀机理及其影响因素研究

砂土内部侵蚀机理及其影响因素研究

作者：康捷西安理工大学

学位级别：硕士

按照国际大坝委员会的分类标准,大坝及其基础内发生的颗粒运移现象统称为内部侵蚀(internal erosion),依据发生发展机制的不同,细分为4种;潜蚀(suffusion)、向后侵蚀管涌(backward erosion piping)、集中渗漏(concentrated leak erosion... 详细信息

按照国际大坝委员会的分类标准,大坝及其基础内发生的颗粒运移现象统称为内部侵蚀(internal erosion),依据发生发展机制的不同,细分为4种;潜蚀(suffusion)、向后侵蚀管涌(backward erosion piping)、集中渗漏(concentrated leak erosion)和接触侵蚀(contact erosion)。其中,潜蚀和向后侵蚀管涌在我国又被统称为管涌,是导致堤坝等水利工程失效破坏的重要原因,揭示相关机理对保障工程安全运行具有重要意义。潜蚀和向后侵蚀管涌在我国被统称为管涌,但两者的发生发展机制存在明显区别。因此,本文按照国际大坝委员会的内部侵蚀分类标准,严格区分潜蚀和向后侵蚀管涌,基于理论分析、室内试验和数值模拟深入研究潜蚀和向后侵蚀管涌的发生发展机理。本文主要的研究内容及成果如下:(1)形状效应下的砂土潜蚀室内试验研究。采用普通砂、圆形砂和棱角砂分别作为骨架颗粒,开展了不同颗粒形状和颗粒级配条件下的砂土潜蚀室内试验,利用声发射系统对潜蚀的发生发展过程进行了监测。结果表明:颗粒形状越趋近于球形,土体的可动颗粒含量越高,则潜蚀发生的难度越低,颗粒流失程度越高;声发射监测的累积能量指标具有明显的阶段性特征,可以反映砂土潜蚀的发生发展进程。(2)砂土潜蚀临界水力条件的多指标分析。基于分形理论定量表征土体颗粒的质量累积特性,分析了潜蚀发生的临界水力梯度与土体质量分形维数的变化关系;考虑颗粒形状效应和有效孔隙体积构建了定量描述土体骨架孔隙的毛细管模型,并结合Poiseuille方程对潜蚀发生的临界流速进行了预测。结果表明:土体质量分形维数与潜蚀发生的临界水力梯度呈反比关系;毛细管模型可以较为准确的预测潜蚀发生的临界流速,普通砂和棱角砂的预测结果较好。(3)流固耦合作用下的潜蚀细观数值模拟研究。构建基于DEM＿CFD耦合的潜蚀细观数值模型,开展不同颗粒级配和进水压力条件下的潜蚀数值模拟研究。结果表明:潜蚀的发生发展过程中,细颗粒的流失开始于渗流出口区域,由土体两端逐步向中间扩展,进而形成贯穿性的优势渗流通道:细粒含量相同条件下,细颗粒级配是影响土体渗透稳定和潜蚀发生发展过程的重要因素;随着细颗粒的流失,相应区域的弱接触链数量明显减少,而强接触链基本维持稳定。(4)渐进和突发水力荷载作用下的向后侵蚀管涌室内试验研究。采用自主设计的试验装置,开展渐进和突发水力荷载作用下的向后侵蚀管涌试验,探究了亚临界状态和突发水力荷载对向后侵蚀管涌的影响规律,利用激光测距仪对侵蚀后的砂层表面进行扫描获取侵蚀通道的形态特征。结果表明:亚临界状态和突发水力荷载的水位会影响堤基面临突发水力荷载时的抗侵蚀能力,亚临界水位越高,抵抗能力越差;突发水力荷载的水位越高,侵蚀程度越大。(5)管涌口尺寸对向后侵蚀管涌的影响规律研究。开展不同管涌口尺寸条件下的向后侵蚀管涌试验,探究了突发水力荷载作用下管涌口尺寸对向后侵蚀管涌的影响规律。结果表明:突发水力荷载作用下,管涌口尺寸对堤基的抗侵蚀能力没有明显影响;侵蚀通道方面,管涌口尺寸越大,侵蚀通道的宽度和深度有增大趋势。

关键词：内部侵蚀潜蚀向后侵蚀管涌砂槽试验颗粒流模拟

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尼山水库岩溶塌陷机理研究

尼山水库岩溶塌陷机理研究

作者：贾连杰中国海洋大学

学位级别：硕士

岩溶塌陷是岩溶水库主要的环境地质灾害之一。所位水库岩溶塌陷，一般指水库蓄水后新发生的与岩溶有关的塌陷现象。广义的讲，包括发生在库坝区及灌渠区所有和水工建筑物有关的新、老岩溶塌陷的地质现象。大部分发生塌陷的工程都伴随有... 详细信息

岩溶塌陷是岩溶水库主要的环境地质灾害之一。所位水库岩溶塌陷，一般指水库蓄水后新发生的与岩溶有关的塌陷现象。广义的讲，包括发生在库坝区及灌渠区所有和水工建筑物有关的新、老岩溶塌陷的地质现象。大部分发生塌陷的工程都伴随有渗漏发生，水库塌陷可以导致水库产生严重渗漏，使水库成为干库。如果岩溶塌陷发生在坝基或建筑物部位，则直接威胁建筑物稳定安全，有的还造成建筑物的失事。研究区尼山水库是一座大型水库。水库建成后渗漏严重，位于坝前的天然铺盖由于岩溶塌陷产生裂缝，危及了大坝安全，导致水库多年来一直处于控制运用中，造成极大的水资源浪费。尼山水库的安全直接关系到下游历史文化古城—曲阜(三孔);兖—石、津—浦铁路;兖州煤矿十一个矿井以及曲阜市南辛、防山、息陬、小雪、凌城、时庄6个乡镇二十多万亩农田，两岸二十多万人的安全。针对水库存在的严重的岩溶塌陷状况，我们在研究区进行了大量的地质工作。在野外工作中查明了研究区的地质概况，并重点查明了水库坝前天然铺盖产生岩溶塌陷的边界条件。在野外地质工作的基础上，我们对研究区的岩溶塌陷分析其破坏机理，预测发展趋势，论证岩溶塌陷对坝体稳定的影响，进而提出了处理措施，为彻底解决水库存在的主要问题提供了一定的科学依据。本论文分为三部分，第一部分介绍了区域的地层岩性、地质构造、岩溶发育特征和水文地质特征;第二部分介绍了坝址区附近的地层岩性、地质构造、坝基的工程地质条件以及库区主要存在的工程地质问题及隐患;第三部分重点对坝前天然铺盖的岩溶塌陷成因、过程及发展进行了分析及预测，并提出了防治措施。该论文得出有关结论如下： 1、坝前天然铺盖产生塌陷的基本条件及形成机理： a．岩溶裂隙发育条件、松散覆盖层地层结构、厚度、性质及水动力条件是坝前天然铺盖产生塌陷必须具备的三大基本条件，而岩溶裂隙发育条件是塌陷产生的基础，因此应属岩溶塌陷。 b．岩溶塌陷的发展过程大致可分三个阶段，不同的发展阶段其形成机理不同。由于库水、地下水周期性大幅度升降，产生潜蚀～吸蚀作用。首先使基岩岩

关键词：天然铺盖岩溶塌陷吸蚀潜蚀