级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究

目前,基于试样的干密度、抗剪强度、变形特性和渗透性等效,提出了各种粗粒土试验超粒径颗粒缩尺方法,但对渗透变形试验中超粒径颗粒的处理并没有明确说明。通过采用不同缩尺方法对具有不同渗透稳定性的级配不连续型粗粒土进行渗透变形试验,并与原级配土的试验结果进行对照,分析了各类缩尺方法对渗透变形试验的适用性。结果表明:对于缺级粒径小于5 mm的级配不连续型土,等量替代法不影响粗料的绝对孔隙体积和细料填充程度,对管涌型和流土型土进行缩尺处理不改变试样的渗透破坏形式和水力条件;相似级配法因土体粒径的等比例减小使反映粗料孔隙尺寸的特征粒径D20相应变小,对管涌型土进行处理后渗透破坏形式转变为过渡型,流土型土的渗透破坏形式虽不会发生改变,但土颗粒离散程度的增大使相应的临界和破坏坡降明显降低;等量替代法能取得优于相似级配法的缩尺效果。     

对粗粒土渗透变形研究的进展

首先较详细地讨论了无粘性粗粒土的渗透变形特点、判别方法和允许水力梯度的建议值,然后介绍了粘性粗粒土渗透特性的影响因素和渗透变形的现有研究进展.     

不良级配粗粒土渗透变形的数值试验

针对单一粒径粗粒组和细粒组混合而成的不良级配粗粒土,采用计算流体力学与离散元耦合方法,考虑孔隙水与固体颗粒的相互作用,模拟了一定水力比降作用下的渗透变形过程,研究了细粒的运动规律,对比分析了初始细粒含量对渗透变形过程的影响。在水力比降作用下,土样中细颗粒运移会经历两个阶段,初期渗透压密,运动速度较低,之后随着渗透变形发展,渗流通道和运移通道逐步开敞,细颗粒运移速度加快。渗透变形发展过程中,土样出水口和入水口位置细粒含量降低、局部水力比降减小,而中部细粒含量增大、局部水力比降缓慢增加。当土样中初始细粒含量达到40%时,土样中部细粒含量会提高,并逐渐出现明显淤积层。土体渗透变形取决于整个渗径上的渗透稳定性,土料自身颗粒粒径几何关系确定的内部稳定性不能完全表征土体的渗透稳定性。     

一种粗粒土室内渗透比较试验研究

用一种粗粒土（碎石料）进行室内渗透试验，采用不同的试验条件，研究测试过程中影响渗透系数指标的几个主要因素。文中试验方法对粗颗粒土试验人员如何正确试验将有所帮助。所得成果，对水电工程设计人员选用较为合理的渗透设计参数具有一定指导意义。     

一种粗粒土室内渗透比较试验研究

用一种粗粒土（碎石料）进行室内渗透试验。采用不同的试验条件，研究测试过程中影响渗透系数指标的几个主要因素。文中试验方法对粗颗粒土试验人员如何正确试验将有所帮助。所得成果，对水电工程设计人员选用较为合理的渗透设计参数具有一定指导意义     

砂砾石土渗透变形特性的应力状态相关性试验研究

渗透变形是砂砾石土地基及堤防结构破坏的常见形式之一。影响渗透变形的因素很多，其中颗粒级配及应力状态是最重要的两个因素。为研究土体应力状态大小对砂砾石土渗透变形临界水力梯度的影响，通过研制大直径渗透变形仪加载系统，完成了侧限条件下砂砾石土在0.1、0.3、0.6、0.9MPa铅直应力作用下的渗透变形试验。通过对实验结果的整理分析，结合考虑土体附加应力状态对临界水力梯度影响的理论研究，得到了渗透变形临界水力梯度随着应力状态的提高而加大的变化规律。通过对渗透变形试验过程中现象观察及渗透系数动态变化规律分析，建议了结合渗透变形试验中渗透系数变化过程线确定临界水力梯度的新方法。     

粗粒土渗透特性试验系统的改进

渗透特性参数是研究大坝渗流分析和渗透稳定性的重要指标.靠现有市政供水系统进行供水供压的常规渗透试验设施,已无法满足目前高坝、高水头、大流量特点的试验条件要求,因此在充分考虑节能环保和职业安全的前提下,采用组合式渗透仪、恒压供水系统、水循环系统以及大量程、高精度的测压系统,对原有渗透特性试验设备系统进行了优化和改进.应用表明,该试验系统测量精度高、操作便捷、安全实用、可靠性好,可满足高坝渗透特性试验的要求.     

桓仁抽水蓄能电站坝基断层带渗透变形试验

为了分析坝基F1断层带及断层泥渗透变形对坝基的影响,在此试验段共取三组原状试样进行试验,通过对试验数据分析,首先失稳的是断层泥,而不影响岩体稳定,其破坏形式为流土破坏。     

西南某水电站坝区岩体层间内错动带现场渗透及渗透变形特性研究

针对该电站坝区岩体层间层内错动带原位渗透特性研究，提供了相应渗透特性指标，为大坝防渗轮廓设计指标提供依据。     

粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形仪的研制

针对目前还没有合适的室内试验仪器测试巨粒混合土的渗透系数和巨粒混合土发生渗透破坏时的临界水力梯度的现状,研制了粗颗粒土渗透系数及土体渗透变形测试仪。该仪器最大的特点是根据巨粒混合土中含有细粒土致使土体难以饱和的特点,在仪器上设置了密封抽气饱和装置,可以对土样进行抽气饱和。结合工程实践对不同级配的土体进行了渗透及渗透变形试验,试验测得的土体渗透系数和临界水力梯度与理论计算的结果非常接近,部分试验成果已应用于工程实践。     

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。     

散粒土渗透破坏判别方法试验研究

渗透破坏是诱发土石坝、堤防、基坑开挖等岩土工程失稳破坏的重要原因之一,目前对于土体渗透破坏判别方法的研究已经取得了比较多的成果,但是对于不同判别方法的适用性和使用范围没有明确的划分。利用自主研发的渗透破坏实验装置,开展了一系列散粒土渗透破坏特性试验,研究了细颗粒含量、细颗粒组成以及干密度等对散粒土渗透破坏特性的影响,得到了试样渗透破坏过程中渗流流速、临界水力梯度、渗透系数等的变化规律。同时,将试验结果与已有的判别方法和计算方法的结果进行了对比分析,得出了各种方法的适用范围和优缺点。     

堤基渗流无害管涌试验研究

在室内水槽中进行几何比尺1∶20及1∶40的堤基渗流引起的管涌试验，论证了双层地基粉细砂层发生管涌通道时影响大堤安全的水平渗流临界坡降平均值为0.1左右。试验结果表明，管涌与砂层厚度、砂层顶面接触糙度、出口水头损失、堤前冲深以及砂基结构性质等有关，管涌有害与否与沿程承压水头分布的不断调整和渗流量变化密切相关。文中还讨论了模型比尺问题。     

无黏性土层之间渗流接触冲刷机理试验研究

判别无黏性成层土产生接触冲刷的准则及确定产生接触冲刷的水力比降是研究渗流控制措施的必备要素,为工程界所关注。根据对试验资料的整理与分析,阐明了无黏性成层土产生接触冲刷的几何条件和水力条件,同时建立了产生接触冲刷的临界水力比降与两土层特征粒径的函数关系,可以用来判别无黏性双层土之间是否会产生接触冲刷。如果判明会产生接触冲刷,可进一步计算出产生接触冲刷的水力比降,这对土工建筑物的渗流控制具有指导意义。     

堤基渗透变形与计算分析

建立了渗透变形初期的完整井和非完整井理想模型 ,通过有限元计算描述了渗透变形的发展过程。完整井模型中的涌砂在平面上可以是不连续的 ,除涌水口附近的区域外 ,近河床处在一定范围也可发生渗透变形。涌砂主要来自于涌水口的临河侧 ,随着砂的不断涌出 ,渗透变形的发展呈条带状向堤岸方向扩展 ,在一定条件下可与近河床处的渗透变形区相连通形成集中渗漏通道。非完整井模型中涌砂向深部的扩展是趋缓的 ,并最终将停止。因此 ,完整井模型中的涌砂是发展性的 ,而非完整井模型中的涌砂是非发展性的。     

碎石土斜坡优先流渗流特征试验

为研究碎石土斜坡在雨水作用下的渗流特性,以2种不同级配的碎石土为坡体模型材料,利用自行设计的模型槽开展雨水作用下优先流渗流特征的试验研究。试验模拟降雨入渗及地下水变化,在碎石土斜坡内部生成浅层孔隙及深层管道网络,采用染色示踪技术结合图像处理分析碎石土斜坡内部大孔隙流、管流以及漏斗流的渗流特征及成因。试验结果表明,采用室内试验方法模拟降雨及地下水变化,对于展现坡体内部与外界水分动态交换过程,研究优先流非均匀流动特性是一种非常有效的手段。     

考虑渗流与变形耦合作用的基坑工程时间效应

基于比奥固结理论，推导了考虑卸载和坑内外水头差影响的三维固结有限元方程，编制了考虑地下水渗流与土骨架变形耦合效应的有限元程序，研究了基坑变形以及坑内外超静孔隙水压力和土水势的时间效应。与不考虑坑内外水头差的情况对比表明，由于坑内外水头差的影响，基坑的围护结构变形、坑后地表沉降以及坑底隆起变形都增大，不考虑坑内外水头差影响的计算是偏不安全的。