不同轴压下悬挂式防渗墙堤基渗透坡降试验

为了研究含悬挂式防渗墙的强透水堤坝坝基在不同轴压状态下的渗透特性,分别开展了3种不同高度防渗墙在不同轴向应力状态下的渗流-应力耦合管涌试验。结果表明:防渗墙端部位置渗透流速较大,更易发生渗透破坏;坝基平均渗透坡降随防渗墙高度增加而减小,防渗墙渗流轮廓线上,防渗墙端部的渗流梯度最大,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基渗透坡降影响显著,管涌临界渗透坡降与轴压呈抛物线关系,防渗墙端部的渗透破坏坡降随轴压增大而线性增大。在此基础上,建立了用轴压表示的防渗墙端部渗透破坏坡降线性经验公式。     

流土声发射监测试验研究

在堤坝下游及基础深开挖等情况下，有时会出现流土，因此需要加以处理并作监测。本文探讨用声发射技术监测流土的发生、发展，通过室内试验得出流土过程中与“临界坡降”、“破坏坡降”相应时的声发射信号突增，即流土破坏前有声发射信号前兆。     

流土声发射监测试验研究

在堤坝下游及基础深开挖等情况下，有时会出现流土，因此需要加以处理并作监测。本文探讨用声发射技术监测流土的发生、发展，通过室内试验得出流土过程中与“临界坡降”、“破坏坡降”相应时的声发射信号突增，即流土破坏前有声发射信号前兆。     

土的渗透变形形式与渗流控制措施

前言通常把流土、管涌、接触冲刷与接触流土、土发生渗透破坏的现象,总称为土的渗透变形。关于土的渗透变形形式的分析与临界水力坡降的计算问题,国内外已作了一些研究,取得了一些成果。本文将通过几个工程中曾经发生过的渗透变形形式及采取的渗流控制措施的情况,     

不同接触倾角的砂砾石与粉土的接触冲刷试验

在渗流作用下土层之间的接触面极易发生渗透破坏。为了研究接触面倾角对接触冲刷破坏的影响,开展了砂砾石和粉土的接触冲刷试验研究。改变两种土层的接触面倾角,利用大型竖向渗透试验仪研究砂砾石与粉土接触冲刷的发生、发展过程以及接触面倾角对土样的渗透性以及抗渗能力的影响。研究结果表明:渗流过程中土层的接触面最先发生渗透破坏;试验中,接触冲刷过程可分为稳定渗流、细颗粒移动、过渡和破坏4个变化阶段;细颗粒的启动和试样的破坏可由平均启动坡降和破坏坡降进行判别;细颗粒启动和试样的破坏坡降均随接触面倾角的增大而增大。研究结果可为斜交土层的接触冲刷破坏判别提供依据。     

中美土石坝渗透稳定计算对比分析

渗透变形的形式主要有管涌、流土、接触冲刷和接触流失等。通过对比中美两国土石坝渗透稳定设计的标准,分析了中美标准在渗透稳定计算内容、渗透变形判别方法、临界水力坡降及安全控制标准等方面的差异,指出了采用美国标准在土石坝渗透稳定设计中应注意的问题,为后续准确使用国外标准提供参考。     

床沙粒径及级配对非均匀沙起动的影响分析

对Wu W.等的荫暴系数计算方法进行了修正,根据滚动起动模型建立了以荫暴系数为主要参数的起动底流速公式,在此基础上理论探讨了暴露程度、床沙各分组泥沙粒径及其质量比对泥沙起动的影响,并论述了非均匀沙起动中完全暴露、完全荫蔽和极限跃移3种极限起动情况。结果表明:1非均匀沙起动底流速随着荫暴系数的增大而减小,荫暴系数越大,泥沙越容易起动;2在由两种粒径泥沙组成的非均匀沙中,粗颗粒的荫暴系数在定义域上均随着细颗粒床沙比例和粗细颗粒比例的增大而增大,即细颗粒比例越大,粗细颗粒间粒径差异越大,粗颗粒越容易起动;细颗粒的荫暴系数在定义域上随着细颗粒床沙比例的增大而增大、粗细颗粒比例的增大而减小,即细颗粒的比例愈大,细颗粒愈容易起动,且起动规律渐趋于和均匀沙的相仿,粗细颗粒粒径相差愈大,细颗粒受到的荫蔽作用愈显著,其起动流速也愈大。     

单向渗透力引起的渗透固结机理试验研究

通过渗透破坏试验,对单向渗透力引起的渗透固结机理进行了分析,得到了临界水力坡降随固结度、干重度变化的关系式,指出:在相同固结度下,随着干重度的增大,临界水力坡降增大的幅度越来越大;在同一干重度下,临界水力坡降与固结度成线性关系。     

单向压缩条件下圆形颗粒体含孔洞试样的力学模拟

通过编程,用连续介质快速拉格朗日分析(FLAC)实现了圆形颗粒体在单向压缩条件下的力学行为模拟.颗粒体试样中间含一圆形孔洞,颗粒体被离散成正方形网格,若2个颗粒体发生接触,则需要在颗粒体之间预置界面.研究了施加的荷载对试样应力线、应变线及受拉破坏区域等的影响.结果表明,试样内部的最大压应力约为所施加压应力值的5倍,这有别于连续介质理论的结果.孔洞顶部及底部各有1个三角形受拉区,内部可见明显的拉裂纹,裂纹的长度随试样端部所施加应力的增加而增大.     

粗颗粒土渗透特性的试验研究

对粗颗粒土渗透特性进行了研究.通过干密度与临界坡降和渗透系数的相互关系以及细料含量与临界坡降和渗透系数的相互关系,分析粗粒土的细粒含量和试样的干密度等主要因素对渗透系数及临界坡降的影响,从而分析粗粒土的渗透特性.     

包气带岩性结构对降雨入渗能力的影响

降水是鄂尔多斯盆地风沙滩地区地下水的主要补给来源之一,区内包气带岩性结构影响着降雨入渗补给地下水的过程。试验以该区两组均质结构(风积沙、风化砂岩)与两组层状"上粗下细"结构(风积沙-风化砂岩组、风积沙-淤泥质沙组)中水势和水量变化情况分析不同岩性中降雨入渗过程的差异性。结果表明:均质结构和层状"上粗下细"结构降雨入渗过程均呈线性变化过程,但是均质结构的累计入渗量为层状结构的1.5～3.0倍,更有利于降雨入渗;层状"上粗下细"结构中,岩性由粗到细水力梯度增大1.48～1.78倍,下覆细质土较大的水势梯度反映了其低渗性,且降水入渗过程与上覆粗质土无关,主要由下层细质土控制,下层细质土颗粒越细,入渗量越小,较细细质土的入渗量约为较粗细质土的0.66倍。研究结果对于提高鄂尔多斯盆地风沙滩地区水资源评价的准确性具有重要意义。     

北江大堤典型堤段管涌试验研究与分析

用北江大堤典型堤段的堤基粉细砂砾在玻璃水槽中模拟不同砂层厚度、埋深、层次结构及接触面粗糙度等条件下的管涌试验。论证了接触面加糙后能使临界坡降由光滑面的0．10提高到0．13～0．20。较细的上层砂和较粗的下层砂砾将有可能使临界坡降减小30％左右。最后，根据多层地基渗流理论推导出堤基渗流管涌发展的计算公式，并用三维有限元计算进行了验证。该公式可以用来估算管涌突发时的涌砂范围和继续向上游冲蚀发展的距离，以便判别危害大堤安全的程度。     

反滤层粒度组成及厚度对大坝渗流特性的影响

反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝,设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线（上、下包线）,配制了材料颗粒级配,并对其进行了4组渗透变形试验,获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构,采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合（厚度变化范围为0.5~2.5 m）的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明:（1）反滤层的第一层粒度较细,包线内土料粒度由细变粗时,对渗透系数的影响较小,对临界坡降和破坏坡降的影响较大,且破坏类型由流土变为管涌形式;第二层反滤砂砾石颗粒较粗,且粒径5 mm以下细颗粒含量很少,渗透特性取决于粗粒材料的含量,为过渡型破坏类型。（2）当双层反滤层总厚度不变（厚度3 m）时,改变反滤层的厚度组合和粒度组合,对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5 m增加到2.5 m,心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长,第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%,第二层反滤料的出逸比降增幅为70.0%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。（3）反滤层厚度保持3 m时,建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m,相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m;粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置,即粒度较粗为最优。     

近松散层突水涌砂诱发的沉降试验研究

针对近松散层突水、涌砂诱发的沉降问题,设计了一套可以改变涌口直径模拟砂、水涌出的可视化试验装置,对粒径0.075 mm~2 mm标准砂、5 mm~10 mm粗砂构成的砂体,在不同涌口尺寸及不同水力比降下突水、涌砂诱发的沉降规律进行了研究。试验结果表明:细颗粒含量87%、粗颗粒含量13%组成的砂体,当涌口直径大于8 mm时,砂体会发生沉降;继续增大涌口直径,大于16 mm后,砂体会发生溃砂;细颗粒含量60%、粗颗粒含量40%组成的砂体,当水力比降为3.5时,砂体会发生溃砂;当水力比降在6.0~7.5时,细颗粒在渗流力的作用下会在涌口上方形成土拱和滤层,阻止颗粒流失,砂体不会发生沉降。砂体发生沉降时,沉降影响半径和沉降中心深度与涌口直径和水力比降呈线性关系。     

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。     

粗粒含量对砾质土工程性质影响的研究

 在重型击实或碾压后，砾质土的工程性质主要受粗粒含量的不同而变化。本文结合水布垭高心墙堆石坝防渗材料的研究，分析了粗粒含量对砾质土压实性、渗透性、压缩性、应力应变关系参数的影响。研究表明：砾质土压实性和渗透性除与粗粒含量有关外，还与细料特性有关；相同压实条件下，强度参数与P5关系密切。     

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。     

粉细砂与混凝土接触面强度影响因素显著性分析

土与混凝土接触面剪切强度是研究土与混凝土接触面力学特性的重要参数,是解释土与混凝土相互作用问题的理论基础,为探究含水率、干密度及法向应力对粉细砂与混凝土接触面剪切强度的影响,开展不同含水率、干密度及法向应力工况下粉细砂与混凝土接触面直剪试验研究.结果表明:三种试验因素对粉细砂与混凝土接触面剪切强度影响的主次顺序为法向应...     

水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程模拟试验

为深化对穿堤涵闸土石接合部渗透破坏发展机理的认识,研发了试验装置,实现了水闸侧墙与土体接合部渗透破坏过程的室内模拟。通过对黏粒质量分数分别为4.6%、12.3%及22.6%的土体开展试验,分析了接触冲刷的破坏特征及其发生发展规律,探讨了土体性质、水力比降、接触带压实度等因素对渗透破坏的影响。试验结果表明:土石接合部接触冲刷破坏过程分为稳定渗流阶段、管涌形成发展阶段和冲蚀破坏发展阶段;土体黏粒质量分数越大、压实度越大,土体稳定时间及破坏时间越长,抗冲蚀能力越强;冲蚀量与土体黏粒质量分数、水力比降及压实度均呈现明显的反比关系;水力比降较小时,压实度对土体抗冲性能影响显著,但随着水力比降的逐渐增大,土体性质起主导作用;初始破坏阶段土体细颗粒的流失受土体性质、压实度及水力比降各因素的综合作用,表现出不同的规律性。     

两种液化耦合影响砂层地基高压旋喷桩效果的探讨

讨论在基坑较深、坑内地下水丰富且水力坡降大，环境水动力条件复杂的情况．旋喷作业所产生的高压水气激振引起土体液化，这种高压水气压力与地下水渗透动水压力引起流体压力耦合，故渗流带走土中及水泥细颗粒，结果影响到高压旋喷桩的地基基础处理效果．防止两种液化耦合的条件是保持土体渗透坡降小于最小临界坡降(浮容度γ′)．