单层堤基管涌侵蚀过程的模型试验及数值分析

利用砂槽模型试验研究单层堤基的管涌侵蚀破坏过程,并建立单层堤基管涌侵蚀破坏发展过程的概化数学模型和数值模拟方法。结合模型试验结果和数值模拟结果,分析单层堤基管涌侵蚀破坏的机理及侵蚀破坏过程。研究管涌局部破坏的临界比降及不同渗径长度对管涌侵蚀破坏的影响。计算结果表明:①模型试验和数值模拟结果较好地揭示单层堤基管涌侵蚀破坏过程,即当上游水头低于临界水头时,管涌存在发生、发展和停止的过程。当上游水头大于临界水头时,管涌将持续发展并最终导致溃堤破坏,计算结果和试验结果吻合较好;②得到砂样内部的渗流场分布和一些难以观测到的数据,较好地解释模型试验的一些现象,提高对管涌溃堤机理和过程的认识;③单层堤基管涌破坏的临界水头和临界水平平均比降与砂层局部破坏的临界水平比降近似呈线性关系;④单层堤基管涌破坏的临界水平平均比降随着渗径长度的增大而增大,并且大体上呈线性关系。     

土层结构对管涌发展影响的试验研究

不同的土层结构对管涌的发生发展有着很大影响,对3种典型的土层结构进行了管涌发展的砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展的机理和过程。试验结果表明,双层堤基的砂砾石表面夹一层很薄的无黏性粉细砂时,管涌破坏前出水口的流量很小,临界水力梯度也较小,管涌破坏发生后通道发展速度很快,较短的时间内就会贯通,管涌破坏的机理与双层堤基不同;而在砂砾石层一定深度内夹有一层粉细砂将使堤基管涌破坏的临界水力梯度大大提高,然而一旦管涌破坏发生后涌砂量和侵蚀速率将很大,形成的通道深度较大,若不及时采取有效措施,当通道规模发展到一定程度后,通道上部会发生塌落而使堤坝产生溃口,进而使堤坝溃决。     

多层堤基中土层结构变化对管涌影响的试验研究

不同土层结构的堤基,管涌的发生和发展情形不同。利用室内试验,通过改变下伏砂层内夹砂层的级配组成,对3种不同夹砂层的多层堤基进行了管涌破坏过程的模拟,研究了不同颗粒级配组成的夹砂层对管涌发生及发展过程和机理的影响。试验结果表明,多层堤基夹砂层均为细砂时,承受的水压力较大,临界水力梯度较高,一旦发生管涌破坏后其渗透流量、涌砂量以及破坏范围都比较大,所以此类堤基发生管涌破坏时具有一定的突然性和剧烈性,应及早采取防治措施;夹砂层均为粗砂时,管涌破坏时的情形与双层堤基类似,管涌破坏的范围局限于砂砾层顶部,破坏深度有限;夹砂层为细砾时,发生管涌破坏的临界水力梯度较小,管涌破坏程度逐步增加且破坏速度较快,由于涌砂量较大容易使堤基产生明显的渗透变形。     

安徽省淮河地区堤防汛期管涌抢护探讨

根据作者多年来对淮河地区大量堤防的工程地质勘察经验,结合汛期对重要险情管涌的抢护实验,主要就安徽省淮河地区大堤管涌的形成机理、抢护原则和措施进行探讨。     

管涌现象研究的进展与展望

对管涌现象国内外发展的现状作了总结,详细的归纳了管涌的总水头法、临界水力梯度等计算法和管涌的室内试验和数值模拟的成果。基于先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术以及散体颗粒流软件(PFCZD)技术,对未来管涌现象的研究做了展望。     

江河大堤堤基砂砾石层管涌破坏危害性试验研究

江河大堤中下游堤基双层地基中下层渗透系数k>0.02cm/s的砂砾石土层居多数,这是一种管涌型土。研究了双层地基中这类土管涌破坏后的危害性,结果表明管涌破坏的后果,将在砂砾石层上部形成纯砾石的渗流通道,细颗粒的带出程度可达80%～100%。细料含量小于20%时带出程度可达100%,土骨架的结构不会产生明显变化,但渗流通道的渗透系数变为纯砾石的渗透系数,显著增大;细料含量大于20%时,渗流通道形成后将影响上部土层的稳定性。     

堤防管涌破坏机理研究探讨及抢护

阐述了堤防管涌的涵义以及形成，重点对堤防管涌险情的发生、发展和破坏机理进行分析，提出了合理可行的抢护原则和一般抢护措施，以及时控制堤防的管漏险情，确保堤防工程安全。     

双层堤基管涌模型试验尺寸效应的数值模拟

借助双层堤基砂槽模型试验的成果,建立双层堤基管涌动态破坏过程的数学模型和模拟方法。采用数值仿真方法研究双层堤基管涌模型试验的模型尺寸效应的规律和机制,提出双层堤基管涌小尺寸的模型试验的修正方法。研究结果表明:(1)采用概化的数学模型可以很好地模拟堤基管涌模型试验结果的尺寸效应影响及管涌动态发展过程,计算结果和试验结果吻合较好,同时得到不同模型砂样内部的渗流场分布和一些难以观测到的数据。(2)模型尺寸对堤基管涌的临界水头、发展过程有较大影响,临界水头随模型宽度和深度的增加而减小,但减小的幅度逐渐减小。(3)通过理论和数值模拟分析,现有模型试验结果受模型尺寸影响较大,对现有模型进行改进,模型宽度增大为堤身长度(试验模型槽管涌口至上游临水面的距离为1.4 m)的1.7倍,模型深度增大为堤身长度的0.85倍。改进后管涌破坏区的影响半径约为堤身长度的0.85倍。     

管涌发生发展过程的细观试验研究

利用显微摄像可视化跟踪技术进行了管涌模型试验,从细观角度观察到了管涌从开始到破坏的整个过程.较详尽地分析了管涌过程中颗粒的移动规律及通道的形成特点,表明骨架颗粒,可动颗粒以及与水之间的相互作用行为贯穿管涌发展的全过程.结合伯努里方程和临界牵引力理论,得到了基于临界速度的临界水力梯度公式;基于试验数据,从孔隙率对临界水力梯度的敏感性角度验证了模型的有效性,表明在分析孔隙率对临界水力梯度的影响度时,该模型优于太沙基模型.     

悬挂式防渗墙防渗效果的模拟试验研究

通过砂槽模型试验,从贯入度和位置两个方面,研究了悬挂式防渗墙对于堤基渗透变形的影响,提出了从理论上推导悬挂式防渗墙贯入深度的计算公式。     

含浅层强透水层堤基的上覆砂层管涌破坏试验研究

堤基中往往存在局部浅层强透水层并形成渗流优先通道,该通道不能大幅度削减流体的水头势能,易引起堤基管涌破坏,此类堤基管涌破坏机理的研究尚不明朗,仍需进一步研究。采用砂槽试验模拟堤基渗流,试验中通过抬升水箱水位,观察砂土中细颗粒流失现象,并分析渗流量、渗透坡降、测压管水头、砂土颗粒级配、锥头阻力、沉降量等关键参数。试验结果表明,水箱水位增大至48cm,浅层强透水层上覆砂层被"击穿"发生管涌破坏,管涌破坏分为稳定渗流阶段、细颗粒流失阶段(0.05d≤0.075粒级砂土流失)、较细颗粒流失阶段(0.075d≤0.1粒级砂土流失)、管涌破坏扩大阶段(0.1d≤0.25粒级砂土流失)。管涌破坏过程中,细颗粒砂土流失,锥头阻力降低,砂土层发生沉降,且较细颗粒流失阶段的沉降较为突出。细颗粒砂土流失导致砂土层孔隙率和渗透系数上升,渗流量和渗透坡降随之增大。     

配管设计与施工配置分析

针对大型工业项目配管设计进行了探讨,分别介绍了配管设计应考虑的安全因素及配置要求,并阐述了配管接头处理方法和配管支架设置,以期指导实践,科学合理布置管道,确保生产安全运行。     

顶管法与开槽埋管法经济性比较分析

地下管道工程一般可以采用开槽埋管和项管法进行施工,不同的施工方法对于不同的工况投资也不尽相同.土质的差异和管道埋深对两种施工方法的投资都有较大影响,特别是在谮软土地区,随着管道深度的增加,采用开槽埋管法的费用变化较大.在综合考虑施工工况、环境、交通等影响因素后,比较了两种工法的综合经济费用,提出了地下管道敷设工程决策的基本思路,为地下管道施工决策提供了一定的依据.     

给水管道工程管理与经济分析

管道工程是随着城市的开发建设和管网改造而实施的工程。加强施工管理，讲求经济效益是工程建设必须遵守的重要原则。提高工程经济效益的主要途径将经济学的科学原理应用到工程建设的每一环节中。     

泵送混凝土输送管的径向受迫振动分析

利用动力弹性理论的经典数学物理方法,对泵送混凝土输送管由输送脉动压力引起的径向受迫振动和动态应力进行了理论分析,讨论了输送管径向振动特性。     

三角支撑形式托换结构的试验研究与分析

通过试验,研究了当托换结构的支撑体系发生变化时对结构造成的影响,比较分析了四角支撑形式和三角支撑形式托换结构承载力和破坏形式的不同,得出三角支撑时易发生对角线对折的脆性破坏,而该受力形式对承台极为不利的结论。     

双层堤基管涌发生发展的试验模拟与分析

利用室内试验模拟了双层堤基管涌的发生及发展过程。通过分析水头分布、流量、以及出砂量等的变化,将破坏的发生及发展归结为4个阶段：上覆层破坏前的稳定阶段、上覆层破坏阶段、上覆层破坏后的稳定阶段、整体破坏阶段。研究发现,在上覆层破坏前,上覆层承担了大部分的水头差,当上覆层破坏后,这部分水头差转由下伏砂层承担,造成下伏层水力梯度的升高,如果水力梯度超过了下伏层的临界水力梯度,则下伏层发生渗透破坏。一次渗透破坏发生后,降下上游水头,重复增加水头的过程,模拟地层在多次渗透破坏作用下,地层抵抗渗透破坏能力的变化。发现一旦渗透破坏发生后,地层再次抵御渗透破坏的能力急剧下降,多次破坏后,试样内形成贯穿上、下游的集中渗漏通道,且通道规模随着试验次数的增加而增长,若不及时采取有效措施,当通道规模发展到一定程度后,通道上部会发生塌落而使堤坝产生溃口,进而使堤坝溃决。