堤防设计中堤基设防深度探讨

在防洪规划的堤防设计中,洪水的冲刷深度、堤岸的侵蚀、堆积形态、冬季的冻胀影响是堤基设计埋深和结构设计中的关键因素。采用不同的计算方法对侵蚀、堆积岸的冲刷深度进行计算论证,旨在找出山区河道冲刷的规律,为堤防设计服务。结合实际情况,分析了河流的充数现状,探讨了严寒地区地基的膨胀问题,以期对堤防设计中地基设防深度有所借鉴。     

上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的细观机制研究

为了系统研究上覆粗粒土层对堤基管涌破坏的微观机制,采用PFC3D并结合"休止角标定法"对模型进行标定,快速、准确地建立了材料宏观参数与颗粒细观参数间联系,有效地模拟了粗粒土渗透变形的发展过程,获得了渗透变形的微观参数和运移规律。结果表明:上覆粗粒土层中细料含量为10%、20%时,在水压力作用下细颗粒在骨架颗粒间运动并发生流失,表现为管涌型破坏,且上覆粗粒土层中细料含量越少,细砂层越易破坏;当细料含量为30%时,管涌口附近土体发生流土型破坏,而后上覆粗粒土骨架颗粒与细砂层颗粒同步流失并逐步向上游发展,表现为管涌型破坏,整体颗粒流失呈现为过渡性渗透破坏;上覆粗粒土层为管涌型土时,上覆粗粒土骨架颗粒在水头压力作用下会发生快速沉降,上覆粗粒土层为过渡性土时,上覆粗粒土层初始没有发生下沉,在上覆土层发生流土破坏后,才逐渐开始下沉,且上覆粗粒土的沉降量随着上覆粗粒土骨架颗粒中细料含量的减少而增加。本研究在方法上可为三维颗粒流数值模拟中细观参数的标定提供一定参考,并揭示了上覆土层细颗粒含量对渗透变形的影响及颗粒微观运移规律。     

堤基防渗加固技术的应用

对堤基现行防渗加固方法作了介绍，并对各堤防渗加固方法的适用特点 进行了论述。     

放淤工程破堤分洪的水力学模型试验研究

本文是根据1974年某放淤工程破堤分洪的水力学模型试验资料而编写的。模型比尺和模型中各项水力要素的比例是根据不稳定流模型相似条件选定的。试验着重观测了沿江大堤局部瞬间破口时的分洪流量、流态,主流流向;涌波对冲放淤新堤后的波高和抵达新堤时间;淤区和对岸堤脚的流速分布等有关资料。经分析论证,将对放淤工程新老堤距的选择、新堤的防护提供模型实测和实验公式推算的有关成果。     

天津市滨海地区平原水库软土堤基沉降分析

通过对北塘水库软土堤基沉降计算与工程实测沉降资料的对比．总结分析了天津滨海地区平原水库软土堤基沉降规律及计算方法。     

双层堤基上覆层对堤基渗透破坏影响的试验

根据上覆层与下伏砂层的协调变形情况,将上覆层概化为完全不变形的刚性上覆层以及与下伏砂层始终协调变形的柔性上覆层,并利用室内试验对这2种极端情况进行模拟。通过对试验过程中的土体破坏情况、渗透流量、涌砂粒径以及破坏后土体的颗粒组成等方面进行分析,发现具有刚性上覆层的双层堤基在接触面上易形成空洞,而柔性上覆层较刚性上覆层具有更强的抗渗透破坏能力;同时,具有刚性上覆层的堤基发生渗透破坏时粗颗粒更易流失。对渗透破坏过程中的渗流场进行数值模拟,对比了不同渗透破坏阶段的水力梯度分析情况,简要分析造成2组试验差异的原因所在。研究结果表明,使上覆层与下伏砂层保持协调变形是控制渗透破坏发展的有效方法,建议在堤基建设时尽量增加上覆层柔性,使上覆层与下部土体有协调变形的能力。     

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。     

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。     

汉江遥堤加固工程设计要点回顾

历史上汉江遥堤险情较多、溃口频繁,其防洪能力与所承担的防洪任务不相称,亟需加固治理。在加固工程的设计中,采用振动沉模工法进行堤身堤基防渗处理,使用钢纤维混凝土解决进水闸拱涵底板磨损严重问题,利用盖重结合减压井综合整治措施处理深层堤基渗透。工程加固后,汉江遥堤在防御2003,2005,2010年及2011年汉江大洪水中发挥了重要作用,取得了良好的经济、环境和防洪效益。     

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。