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.水头超出临界水头后,管涌持续向上游发展并与外水连通,连通管道...     

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。     

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。     

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。     

砂土管涌机理的模拟试验研究

对管涌机理进行了砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展的过程.试验现象表明,管涌破坏发生在透水层上部,且砂样内部的颗粒移动是从进水口处和管涌口处向中间不断扩展的.当水头变化后,砂样内部的渗流需要较长时间才能重新稳定.     

砂土管涌机理的模拟试验研究

对管涌机理进行了砂槽模型试验研究,观察并分析了管涌发生、发展的过程。试验现象表明,管涌破坏发生在透水层上部,且砂样内部的颗粒移动是从进水口处和管涌1：3处向中间不断扩展的。当水头变化后,砂样内部的渗流需要较长时间才能重新稳定。     

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。     

大型管涌物理模型设计及应用

管涌是堤防主要险情之一,在总结前人管涌砂槽模型的基础上,针对尺度效应问题在传统砂槽模型的基础上对模型进行改进:将模型尺寸扩大到10．0ｍ×3．0ｍ×2．5ｍ;对模型结构和防水止水进行了特殊设计;在管涌口周围不设置约束。随后开展了一组大尺度物理模型试验,试验结果表明:管涌发生过程中管涌口的扩大会起到消减水头的作用;管涌险情在其临界水力梯度时,险情可在长时间内处于稳定状态,随着管涌口的扩大管涌有休止的趋势。     

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。     

堤防管涌险情研究进展

目前,管涌险情的研究主要集中于管涌险情演化机理、物理模型试验与数值模拟方法、汛期与非汛期应急抢险技术等方面。管涌险情发生受临界水力条件与地层岩性结构等因素控制,但尚未系统考虑力学、河流动力学以及管涌发展过程中的连续与非连续扩展,且研究模型存在尺度效应。汛期管涌抢险仍以传统方法、人海战术为主,抢险效率明显不高;非汛期管涌险情控制主要以减压井和防渗墙等措施为主。可拆换式减压井成功解决了传统减压井淤堵问题,显著提升了运行效率;垂直防渗墙的防渗控制效果显著,但工程造价高,且缺乏全生命周期监测与评估,对运行效果难以掌握。从水土耦合角度开展管涌险情致溃机理研究,研发便携式、装备式抢险材料与设备是当前堤防管涌险情急需研究解决的科学难题与方向。     

堤防管涌渗漏实时监测技术研究与应用

汛期堤防管涌渗漏的实时监测对堤防的紧急抢险具有非常重要的意义．本在分析了已知各种用于堤防管涌渗漏监测工作方法的优缺点的基础上，提出了用流场拟合法进行堤防管涌渗漏入水口的监测．通过物理模拟实验以及实际应用表明流场拟合法可以有效地用于堤防管涌渗漏入水口的实时监测．     

堤防非稳定渗流几个关键值的经验公式

根据一般双层地基上堤防非稳定渗流有限元计算成果，分析出单宽渗流量、堤背脚下承压水头和堤身浸润线高度等渗流关键值在洪峰过程中的峰值经验公式，供设计管理堤防者参考。从而可以更简便地计算堤坡稳定性和判定堤内是否发生管涌破坏以及是否需要设防渗墙等渗控措施。     

堤岸退水速度判别指标的试验研究

通过高水位长时间持续作用下不同退水速度的大型室内模型试验，观测不同退水过程的坡体内固定测点的水头变化过程，研究了坡体内孔压消散过程。研究表明，坡体内孔压消散指标和降速评价指标呈对数逻辑增长型函数关系，并得到了背水侧有补给源条件下均质土堤的退水速度判别指标界限值，同时，根据逻辑增长型函数特点得到一种求解退水速度判别指标界限值的简化方法。借助于非稳定渗流有限元分析，研究了多种因素对退水速度判别指标界限值的影响。研究表明，退水速度判别指标界限值的对数值与水位降幅和补给源水位之间呈现很好的平行线性关系，并且可以通过正交试验分析得到三者之间的经验关系式。     

均质土坝非恒定渗流模型试验

该文对不透水地基上的均质土坝模型,在线性变化水位边界条件下的渗流流态和特性进行了实验研究。测定了非恒定渗流过程中坝体内浸润面的变化过程和压力水头的变化,通过对实验数据的分析,得出了非恒定渗流在水位变化过程中的物理力学特性。该实验对江河堤坝在洪水涨落期间的坝体内渗流场变化的研究有较高的借鉴价值,同时为渗流数学模型的可靠性和准确性提供了最直接的检验数据。     

堤防险情及其处置

长江中下游堤防多位于由表层弱透水层及下卧透水层组成的双层地基上，堤防及其地基、边滩在汛期出现的险情有散浸，管涌，流土、接触冲刷引起的渗水流砂、漏洞，穿堤建筑物渗漏，滑坡，崩岸，溢溢等。     

HEC-RAS软件在珠江三角洲河道溃堤洪水模拟中的应用

运用HEC-RAS软件构建珠江三角洲一维河网非稳定流水动力模型,利用该模型与侧向水工结构溃坝模块(Lateral Structure Breach),进行湖涌停车场所在佛山市罗格围的溃堤模拟计算。得到不同溃口宽度、溃口修复时间等条件下溃口处的流量过程、外江水位过程、围内水位过程。实例结果表明,溃口宽度是影响围内设计水位的重要因素,当溃口宽度达某一值时,围内设计水位将趋于稳定。基于HEC-RAS的溃堤模型可与当地防汛抢险相结合进行溃堤影响分析,可为珠江三角洲堤围内停车场设计提供可靠的技术支持,供借鉴。     

HEC-RAS软件在珠江三角洲河道溃堤洪水模拟中的应用

运用HEC-RAS软件构建珠江三角洲一维河网非稳定流水动力模型,利用该模型与侧向水工结构溃坝模块(Lateral Structure Breach),进行湖涌停车场所在佛山市罗格围的溃堤模拟计算。得到不同溃口宽度、溃口修复时间等条件下溃口处的流量过程、外江水位过程、围内水位过程。实例结果表明,溃口宽度是影响围内设计水位的重要因素,当溃口宽度达某一值时,围内设计水位将趋于稳定。基于HEC-RAS的溃堤模型可与当地防汛抢险相结合进行溃堤影响分析,可为珠江三角洲堤围内停车场设计提供可靠的技术支持,供借鉴。     

高侧渗条件下大型渠道边坡渗控措施研究

江河堤防必须考虑河水涨落的非稳定渗流计算来设计最经济可靠的渗控措施。现结合工程实际情况,考虑洪峰水位,拟对15m深水泥土截渗墙截渗为主,辅以反虑层保护出口的方案,研究高侧渗条件下方案的渗控效果。     

悬挂式防渗墙控制管涌发展的理论分析

根据渗流理论，导出了大堤采用悬挂式防渗墙时渗流场的水头和坡降分布、管涌突发时的局部涌砂范围以及继续向上游冲蚀发展的距离等计算公式，其中渗流场的计算公式还用三维有限元计算作了验证，并与试验进行了对比。