管涌、流土渗流破坏的判别及实例

管涌和流土是发生在同一土体中的两种基本渗流破坏形式。通常将这两种渗流破坏形式统称为管涌。实际上，管涌和流土的发生机理、渗流破坏发展过程及危险程度都是不同的。因此，判别管涌和流土，正确确定管涌土和非管涌土的允许比降及选择相应的防渗措施，是做好防渗设计的前提。     

双层堤基产生管涌的防治

双层堤基管涌产生的局部冒水孔实属承压自流井,由此形成的管涌实质为井涌。依据管涌冒水孔具有的承压井流特征,以堤后管涌点为中心,再向外追索管涌影响范围和扩展方向的管涌探测新思路。同时通过预测性探测,管涌可能发生的主要部位和管涌可能发生的最大范围可以被预测到,从而提高对双层堤基管涌的地质认识。双层堤基渗流呈静水承压状态,它具有特殊的水文地质结构。认识双层堤基静水承压渗流的特征,加强认清双层堤基管涌的地质特征,从而讨论预测性探测通过的方法,预测出管涌可能发生的主要部位和管涌可能发生的最大范围。通过仁怀市九仓河月亮湖防洪堤治理的设计,阐述双层堤基产生管涌的防治。     

浅谈堤坝管涌险情的判别和抢护

文章分析了水库堤坝管涌险情产生的原因,介绍管涌险情的判别及管涌险情的抢护方法,减少决堤坝灾害,确保堤坝的安全。     

论堤防管涌的危急性及其分类的意义

通过回顾荆江大堤的管涌实例和已经围绕管涌开展的模型模拟研究工作,得到了一系列启示;建立了管涌危急性和致溃型管涌概念,并分别展开了讨论,认为管涌危急性概念的提出有利于开展各影响因素对管涌规律作用的定量研究;对管涌危急性具有特殊影响的因素包括洪水过程、堤内水位、管涌位置、管涌附近及其扩展路径上的地层结构条件和土体性质、渗流控制措施等;根据危急性对管涌进行分类,是管涌分类施策的重要基础,也是提高管涌险情处置针对性与科学性的重要途径。一般情况下,可以将堤身管涌,以及管涌扩展过程没有收敛迹象、短期内可能扩展至堤身附近的堤基管涌划归为致溃型管涌,需要立即采取抢险处置措施遏止其进一步演化,或者立即启动应对决堤的预案。     

1998年广济江堤夹厢圩段管涌群抢险与除险加固回顾

通过对1998年广济江堤夹厢圩段管涌群抢险与除险加固成功事例的回顾,分析了管涌群险情出现的原因、抢险及汛后除险加固措施与实施效果,为管涌群和类似险情的抢险与除险加固乃至防汛抢险工作提供了良好的经验借鉴。     

桂江下福水利枢纽工程二期上游围堰渗漏原因及处理

桂江下福水利枢纽工程二期上游围堰在水库蓄水时发生了管涌渗漏,出现险情,通过对围堰管涌位置的分析,发现管涌渗漏是一期工程中的弃碴造成.通过对管涌位置的局部开挖、清理、加厚及固结灌浆等处理,效果良好.     

不同粒径级砂土渗透破坏特性试验研究

砂土渗透破坏的本质是水土相互作用的结果,由于土体内部单个颗粒的实际受力情况差异较大,影响土体管涌破坏的参数的研究甚少。利用自主改进组装的渗透破坏试验装置,进行了一系列砂土室内渗透破坏试验,采用误差及回归方程方法研究了颗粒级配、约束应力等对砂土渗透破坏特性的影响,得出了试样渗透破坏过程中涌砂量、渗流流速、水头差等的变化规律。试验结果表明:在应力为150 kPa,最大粒径为5 mm时,管涌破坏的流沙量达到最小值;基于试验数据,研究了砂土管涌破坏过程中管涌参数的变化规律以及管涌侵蚀机理,为管涌险情的预警预报进一步提供科学的理论依据。     

堤基管涌发生发展过程的试验模拟

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.     

基于YOLO模型的堤坝管涌监测智能识别方法

针对堤坝管涌现象的监测识别问题,提出一种基于YOLO模型的堤坝管涌识别方法。该方法通过引入改进的残差块及替换模型的激活函数来提升YOLO v3模型的网络性能,构建了基于堤坝管涌感兴趣区域提取的Piping YOLO模型来提取管涌感兴趣区域,并采用二维主成分分析方法提取管涌现象的特征,将其作为多权值神经网络的输入,经训练后实现管涌状态的分类识别。基于自主搭建的管涌渗漏试验平台建立了数据集并进行了试验验证,结果表明,提出的方法能有效识别堤坝管涌现象,在堤坝管涌无人巡检领域具有一定的应用前景。     

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。     

芦苞水闸管涌处理初探

芦苞水闸是北江大堤上的一座重要的分洪闸。改建工程完工后，在闸下游发现有管涌现象，对芦苞水闸管涌及产生管涌的原因进行了分析，并初步提出了处理管涌的措施意见。     

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。     

堤防管涌渗流场响应特征的数值模拟

采用数值模拟方法研究了管涌发生后堤防渗流场响应特征,探究了堤防不同深度和不同水平位置处的孔隙水压力变化规律,分析了管涌位置和管涌通道尺寸对堤防孔隙水压力变化的影响,提出了基于孔隙水压力变化特征快速识别堤防管涌险情的思路,得到了可用于堤防管涌监测的孔隙水压力测量设备合理布设区域。结果表明：管涌发生后,堤防不同位置处的孔隙水压力均出现一定程度的降低,管涌通道底部及其上部1m深度范围内孔隙水压力有较大幅度的降低,可作为监测管涌发生的孔隙水压力测量设备埋设深度范围;管涌发生后,同一水平面上与管涌通道距离相同的位置孔隙水压力变化基本一致;管涌通道与堤脚的距离越远,管涌发生后管涌通道周边位置孔隙水压力降低值和降低率越小;随着管涌通道直径的增大,管涌发生后管涌通道周边位置孔隙水压力降低值和降低率显著增大。     

堤基管涌微观机理模型试验研究

本文从微观角度出发,开展小尺寸模型试验,采用显微镜和数码成像系统对管涌土体进行局部放大摄录,通过常规观察试验现象和数字图像识别分析不同水头下管涌土体颗粒级配,分析了管涌发展过程中随水头变化的土体颗粒位移和流失规律,从宏观和微观角度共同阐释了管涌发生、发展的机理。试验结果表明,堤基管涌发生、发展的微观颗粒流失过程与宏观现象一致,管涌发生、发展的过程从微观角度即表现为颗粒位移并流失的过程。通过微观颗粒位移与宏观管涌通道发展相结合分析,更深层次剖析了管涌发展的机理。本研究对于管涌数学模型和数值模型的建立、提高管涌防治技术水平等具有参考意义。     

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。     

实时水雨情对长江流域堤防管涌动态安全评估方法研究

为有效解决水雨情因素对于长江流域堤防工程管涌的影响,有效掌控堤防工程管涌险情的发展动态,实现对堤防工程险情的精准预防,保障堤防工程的安全运行,文章以长江流域存在管涌隐患的堤防工程为对象,结合实际工程,采用危险因素综合分析的方式为依据,建立针对长江流域堤防工程管涌险情的实时水雨情影响结果的动态评估系统,应用灵敏度分析、层次分析法(AHP)对不同因素进行实施科学分析及主观赋权,后对评估结果进行融合最终获取具有真实效用的动态安全评估结果。研究结果显示:通过管涌安全评估指标体系对长江流域堤防工程进行建模分析,可有效获取基于水雨情条件下的施工因素、地质环境及水文因素对于堤防工程的动态影响,评估结果与实际具有一致性,所采用方法合理、有效。     

基于声发射监测的堤防管涌试验

为研究声发射实时监测堤防的管涌过程,开展了变水头作用下的砂槽模型试验。通过对管涌过程的渗流量、平均水力坡降与声发射特征参数对比分析,发现管涌过程的水力参数和声发射参数具有相同的分布规律。引入地震级数b值计算方法和关联维数G-P算法,计算管涌过程中AE信号的b值和AE信号波形的分形维数值D。结果表明:由b值和分形维数值D的大小和分布规律,可对管涌过程进行判别,及时对管涌危害进行预报,降低堤防管涌带来的危害。     

考虑土体坍塌的单层堤基管涌数值模拟方法研究

为了更真实地模拟土体管涌发展过程,需要考虑管涌区以上土体可能发生的坍塌。根据土拱理论和土体坍塌机理,提出了单层堤基管涌区上覆土体稳定性和坍塌的判别方法,完善了堤基管涌扩展数值模拟方法和程序。通过对有悬挂式防渗墙的单层非黏性土堤基管涌扩展过程的模拟,揭示了考虑上覆土体稳定性和坍塌作用时的管涌扩展规律。结果表明：管涌扩展初期,土体没有产生坍塌;当管涌扩展接近悬挂式防渗墙时,管涌区上覆土体开始出现坍塌;当管涌绕过防渗墙向上游扩展后,管涌区上覆土体的坍塌对管涌扩展路径影响较大。这说明,管涌发展到一定阶段后,土体实际发生破坏的区域比不考虑坍塌作用时模拟得到的破坏区域更大。     

浅谈堤防管涌险情的抢护

结合多年工作实践,分析了堤防管涌险情产生的问题及原因,并对管涌险情的判别和抢护的主要因素进行了分析,提出了预防及保护措施。     

石环水系某倒虹吸进口挡土墙基础管涌破坏成因与处理

针对石环水系某倒虹吸进口挡土墙基础发生的管涌破坏,介绍了管涌及现场检查情况,分析了管涌成因。根据工程具体情况,采取了封堵渗漏通道、墙后填土等应急处理措施及止水重造、基础灌浆等后续处理,收到良好效果,可供同类工程借鉴或参考。