双层堤基管涌动态发展的有限元模拟

提出了模拟堤基管涌动态发展的概化模型,编制了相应的计算程序,用砂槽模型试验结果进行了验证,并对双层堤基管涌发展过程中的渗流场特点进行了计算分析,对有限元计算中的参数取值进行了探讨。     

堤基管涌模型试验的流速示踪与发展过程

进行了管涌砂槽模型试验研究,观察到了管涌发生、发展和导致溃堤的全过程,得到了相应的堤基管涌破坏的临界水平平均水力坡降。试验结果表明,堤基管涌的发展,在水头低于临界水头时,发展至一定程度后达到自愈,管涌通道不会与上游连通,其宽度和深度有限,不会发生管涌溃堤事故。水头超出l临界水头后,管涌持续向上游发展并与外水连通,连通管道内水流的水力冲刷最终导致溃堤破坏。     

砂土管涌机理的模拟试验研究

对管涌机理进行了砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展的过程.试验现象表明,管涌破坏发生在透水层上部,且砂样内部的颗粒移动是从进水口处和管涌口处向中间不断扩展的.当水头变化后,砂样内部的渗流需要较长时间才能重新稳定.     

砂土管涌机理的模拟试验研究

对管涌机理进行了砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展的过程。试验现象表明,管涌破坏发生在透水层上部,且砂样内部的颗粒移动是从进水口处和管涌1：3处向中间不断扩展的。当水头变化后,砂样内部的渗流需要较长时间才能重新稳定。     

堤基管涌模型试验的流速示踪与发展过程

进行了管涌砂槽模型试验研究,观察到了管涌发生、发展和导致溃堤的全过程,得到了相应的堤基管涌破坏的临界水平平均水力坡降.试验结果表明,堤基管涌的发展,在水头低于临界水头时,发展至一定程度后达到自愈,管涌通道不会与上游连通,其宽度和深度有限,不会发生管涌溃堤事故.水头超出临界水头后,管涌持续向上游发展并与外水连通,连通管道...     

砂基堤防管涌模型试验和产生机理分析

针对典型的堤基进行了管涌机理的砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃堤的机理和过程。试验结果表明,堤基管涌发展的机理、通道形状和位置均相似,管涌破坏均发生在透水层的顶面,低于临界水头时,管涌仅在一定范围内发展并最终停止,管涌通道不会与江（河）水连通,一旦超过临界水头,管涌通道持续发展并最终与江（河）水连通,连通管流的强力冲刷最终导致堤基整体破坏和溃堤。     

三层堤基管涌砂槽模型试验研究

对由弱透水表土层、细砂层和强透水砂砾层组成的三层堤基进行了管涌发展的砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃堤的机理和过程。试验结果表明,强透水砂砾层的存在将使堤基管涌破坏的水平平均临界比降降低,当细砂层相对于砂砾层的厚度较薄时这种影响会很大,试验得到的最小值为0·078,而且堤基管涌发展的机理与双层堤基有很大区别。     

单层和双层堤基管涌砂槽模型试验研究

针对典型的单层和双层堤基进行了管涌机理的砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃堤的机理和过程。试验结果表明,单层和双层堤基管涌发展的机理、通道形状和位置均相似,管涌破坏均发生在透水层的顶面,低于临界水头时,管涌仅在一定范围内发展并最终停止,管涌通道不会与江(河)水连通,一旦超过临界水头,管涌通道持续发展并最终与江(河)水连通,连通管流的强力冲刷最终导致堤基整体破坏和溃堤。但是,单层和双层堤基管涌破坏的水平平均临界水力比降不同,且前者大于后者,对试验用粉细砂,前者为0·278,后者为0·214。     

双层堤基中悬挂式防渗墙渗控效果的试验研究

通过砂槽模型试验,研究了双层堤基设置悬挂式防渗墙情况下管涌发展并导致溃堤的过程和机理。试验结果表明,悬挂式防渗墙可以有效提高堤基管涌破坏的水平平均临界水力比降,降低管涌的危害程度,使堤基整体抵抗管涌破坏的能力显著提高,且布置在背水侧较临水侧更加有效。同时给出了悬挂式防渗墙的设计方法。     

关于盖重宽度和管涌抢险范围的讨论

根据管涌砂槽模型试验结果,结合已有理论计算,对盖重最大、最小宽度和汛期管涌抢险的合理范围进行了讨论,给出了具体建议,可供设计和抢险工作参考。     

堤防管涌产生集中渗漏通道机理与探测方法研究

本文对堤防渗流管涌发生后产生集中渗漏通道的机理进行了深入的分析探讨，在管涌发生初期采用井流理论模拟河水向管涌口补给时地下水的流场情况，确定管涌开始发生时的范围以及逐步的发展过程，根据管涌的临界水力梯度，通过模型可以求出管涌初期的临界面，管涌初期涌砂区的范围较大，由于管涌离堤坝最近的地层中的水力梯度最大，被带走的砂也最多，涌水量增加而水力梯度减小，造成接近管涌初期临界面附近的水力梯度达不到地层颗粒移动的临界水力梯度，造成临界面向里缩小，最终形成了集中渗漏带。本文还对管涌渗漏探测的天然示踪与同位素示踪方法进行了论述。     

堤坝管状渗漏温度场示踪模型研究

从渗流和渗漏情况下堤坝温度场特征、温度场示踪基本原理，分析了影响钻孔温度分布的因素。对实际问题进行合理假设和科学简化，运用稳定热传导理论，把集中渗漏通道简化为圆管状并作为模型边界条件．建立了二维堤坝管状渗漏温度场示踪模型。利用测井温度曲线的最大异常温度，该模型可以计算渗漏通道的位置、渗漏通道大小、流速等参数．工程实例表明，对于垂向流速较小的地下水渗漏进行温度场示踪是有效的方法。     

基于球状井非稳定井流理论的管涌流场分布研究

渗流场分布确定是管涌研究的基础与关键。双层堤基管涌时土体破坏范围仅局限于管涌口周围,且在管涌口形成后土体中的渗流场会经历一个动态的变化过程。基于此,将管涌口概化为半球状的涌水井,结合非稳态渗流方程和叠加原理,对定水头条件下双层堤基管涌口形成后地层中的流场分布进行了研究,得到了管涌口形成以后的渗流场分布。通过算例,研究了管涌口形成以后堤基内水头以及水力梯度随时间的变化规律;通过与稳定条件下完整井流的对比,得到了球状井与完整井条件下水头与水力梯度的分布规律。研究表明:管涌口形成时的非稳定渗流是造成细砂突涌的重要原因之一;利用稳定完整井条件下的渗流场分布进行管涌判别时,会明显夸大管涌的发生范围。     

水工建筑物渗流管涌的Monte-Carlo模拟

渗流管涌曾导致一些水利工程失事，给国民经济带来巨大损失。因此，渗流管渗的研究不仅有理论意义，而且有很大的实用价值。首先分析渗流管涌发生和发展的机理。给出了管涌的数学模型：铅直流土的台萨基模型、斜坡流土的谢斯塔可夫模型以及渗流冲刷的曹敦侣模型。在此基础上，用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ法模拟渗流管涌的发生和发展。孔隙介质的渗流特性考虑服从给定概率分布的随机变量。随机模拟给出管涌发展的形象，同时还可求得在一定条件下，渗流管涌导致管涌破坏的机率。模拟结果表明：渗流管涌发生后，是否会发展到渗流破坏，不仅与相对渗径长度有关，而且还取决于绝对渗径长度。随机模拟的结果能很好地与实验室试验结果相印证。     

基于雷诺数的砂砾石管涌过程判别

管涌破坏是发生堤坝险情乃至溃决的主要原因。传统渗流力学涉及管涌机理、发展过程及控制措施,对管涌过程定量判别及非线性特征研究尚显不足。开展不同级配砂砾石管涌试验,指出细颗粒含量及均匀程度是影响砂砾石管涌破坏的主要因素;分析管涌破坏过程中水流状态变化规律,提出了基于雷诺数Re的管涌过程判别方法。试验结果表明:砂砾石管涌过程可定量分为孕育阶段（Re<0.85）、形成阶段（0.85≤Re≤5.00）、发展阶段（5.0050.00）。孕育和形成阶段,可动细颗粒启动并缓慢调整,水力坡降与渗流速度呈线性关系,黏阻力占主控作用,渗流运动符合达西定律;发展和破坏阶段,渗流通道形成并逐步扩展,可动细颗粒快速流失,渗流速度变化较大,惯性力占主控作用,水力坡降与渗流速度呈远离平衡态的非线性关系,层流逐渐向紊流过渡,可用二次方程描述。研究结果可为管涌险情预报和应急处置提供决策依据。     

堤防管涌渗漏实时监测技术研究与应用

汛期堤防管涌渗漏的实时监测对堤防的紧急抢险具有非常重要的意义．本在分析了已知各种用于堤防管涌渗漏监测工作方法的优缺点的基础上，提出了用流场拟合法进行堤防管涌渗漏入水口的监测．通过物理模拟实验以及实际应用表明流场拟合法可以有效地用于堤防管涌渗漏入水口的实时监测．     

堤基渗流管涌发展的理论分析

本文在渗流理论基础上，推导出了管涌孔口附近的涌砂范围及继续向上游冲蚀发展距离的计算公式，所提出的管涌冲蚀向上游发展的计算方法，可用来鉴别管涌的危害程度。计算结果与模型试验及管涌的实际调研资料比较接近。文中还用三维有限元数值计算方法验证了本文推导的水头分布及渗流坡降公式的可靠性，并论证了直接引用源汇点理论计算管涌附近水头分布的不适应性。     

荆江大堤堤基管涌破坏

本文探讨荆江大堤堤基管涌和管涌破坏的机理。文中阐述了荆江大堤渗流稳定问题的主要特点:(1)管涌发生并不一定管涌破坏;(2)管涌发生的地点有近有远;(3)堤基渗流破坏的最终形式是流土;(4)管涌的扩展是一随机过程。在理论分析和模型试验的基础上,给出核算堤基渗流稳定的方法和公式。据此,用可靠性分析方法确定荆江大堤保护范围。实例证明本文的方法和公式是正确的。用本文的方法可以大大节约整险加固工程投资。     

悬挂式防渗墙控制管涌发展的试验研究

在试验室水槽中进行了有悬挂式防渗墙的砂质堤基的渗流模型管涌试验，取得了不同贯入度悬挂防渗墙防止管涌效果的系列试验成果，论证了悬挂式防渗墙对覆盖土层下粉细砂地基发生管涌时有截断通道、控制管涌发展的显著功效。根据试验资料确定了悬挂式防渗墙及其前后水平段的渗流临界坡降，给出了管涌险情是否会影响大堤安全的估算公式。