摘要：堤基管涌是造成鄱阳湖区圩堤险情乃至溃决的最主要原因之一,从机理上研究并揭示鄱阳湖区圩堤堤基管涌的致灾机制,对于应对管涌险情、科学开展应急抢险具有重要意义。基于鄱阳湖区某圩堤典型堤基结构,采用堤基原型土和自行设计制作的模型槽开展管涌物理模型试验,完整模拟了原型多层复杂堤基管涌发生、发展及致溃的全过程。结合试验现象对管涌发生和发展过程中的水力条件、堤基破坏机理和土体颗粒侵蚀速度等展开分析。研究结果表明,鄱阳湖区圩堤堤基结构中管涌破坏集中于下伏砂层,在渗透压的作用下上覆弱透水层被渗流击穿,于砂层与上覆层的接触面形成管涌通道后加速土体颗粒的侵蚀,最终导致堤基溃决;鄱阳湖区某典型圩堤堤基中夹于黏土层中的壤土层无法起到强弱透水层间过渡层的作用,土体颗粒侵蚀规律与无壤土过渡层的堤基结构相类似,形成表面管涌出口和堤基开裂的土体颗粒累计侵蚀量增长速率均低于0.1 g/s;该圩堤发生管涌的堤基平均总体临界水平坡降约为0.1。

摘要：渗透破坏是土石坝运行期间多见的破坏形式,其中管涌和流土是渗透破坏的常见形式,并与填筑土参数、坝体坡度等指标紧密相关。根据已有理论公式,结合工程实际,对理论公式中土体参数、坝体坡度等指标进行优化分析,从而推求出新的理论关系公式。新的公式对渗透破坏判定参数进行简化配置,更有利于管涌和流土渗流破坏的初步判定程序。将土体参数和坝坡坡度代入新公式,可对新建或已建土石坝下游坝坡渗透稳定性进行判定,为土石坝坝坡优化设计提供理论依据,并有效地指导土石坝坝坡等相关设计。

摘要：根据汉江下游堤防隗家洲管涌群的出险情况以及堤防地质条件进行渗控分析,查找险情发生的原因。根据渗流计算结果探讨防渗墙、盖重、填塘等治理方案。根据堤身的地质条件及险情情况,该险段采用堤身防渗墙和堤后盖重治理措施,有效降低堤内出逸坡降;对砖厂取土形成的坑塘进行全面回填,覆盖住透水通道,并在出险较集中的部位设置减压井,降低深层砂基地下水位,有效控制了管涌险情。

摘要：管涌是导致水利工程失稳破坏的主要原因之一。目前对土体管涌的研究大多忽视颗粒的形状效应,且部分实际工程的渗透变形结果与理论判别准则不符。为此,采用自主设计的土体渗透试验装置,对3种不同形状的砂土开展了多种颗粒级配的土体管涌试验,基于分形理论和毛管模型多尺度分析了土体发生管涌的临界水力条件,借助声发射系统对试验过程进行了监测。研究结果表明:形状趋于球形砂样的渗透性较强,易发生管涌破坏;随着阻塞颗粒含量的增加,土体在渗流作用下趋于稳定;土体发生管涌的临界水力梯度与质量分形维数呈反比关系;考虑颗粒形状和有效孔隙体积建立的毛管模型,可以较为准确地预测管涌发生的临界流速;声发射累积能量的演化规律可以反映土体管涌的发展特征。

摘要：管涌是堤防最常见也是危害最大的险情之一,成因复杂多样,堤防管涌险工段经多次除险加固处理后险情可得到有效控制,但随着堤防运行工况的变化,仍有可能出现新的险情,给治理带来一定难度。为深入研究管涌险情治理措施,以长江流域1级堤防汉江遥堤李家洲险段为例,通过收集该险段历史险情及地质资料,结合已建水利工程现状,详细分析了该险段经除险加固后再次出现管涌险情的原因,并通过三维渗流有限元模型计算揭示了多种工况下该堤段地层渗流场分布特征,提出了水平防渗及排水减压相结合的综合整治措施,选用了新型可拆换式减压井结构,并在库区特殊水文地质条件下付诸实施。该方案已于2022年汛前实施完成,达到预期整治效果。目前汉江中下游已建、在建崔家营、雅口、碾盘山、兴隆等多个梯级,部分堤防的运行工况由汛期短历时挡水转变为长期中高水头运行,研究成果对类似堤防的除险加固及运行维护具有重要的借鉴作用和参考价值。

摘要：管涌问题是水利工程中广受关注的一大难题。通常针对管涌的研究是基于稳定水头条件下的,而非稳定流作用下,水位的升降变化与稳定流情况不同,水位势能的转变速率,施加于土颗粒的主动动量异于稳定流,导致土体发生管涌的规律也有别于稳定流情况。首先根据理论公式的计算,提出非稳定流作用下试样发生管涌破坏水头低于稳定流水头的假想;同时指出,试验过程中土颗粒的运移规律在小范围区域内具有很大的随机性。最后,在理论研究的基础上设计试验,通过控制供水水头,使水头在近似正弦曲线变化的情况下升降循环,进行管涌试验。在试验过程中监测试样内部各部位的渗流参数变化情况,对理论进行了验证。

摘要：管涌对堤防与大坝的危害严重而常见,但对管涌发生后期细颗粒涌出以及地基土体渗透性非均匀发展的研究不够深入。由于管涌发生发展的随机性和复杂性,通过自行设计试验装置,在特定试验条件下,利用3组级配不同孔隙比变化的12种试样,从测压管水头、流量、渗透系数、细颗粒变化趋势、累计涌砂量等方面进行对比分析,研究渗透系数、孔隙比、试样内部细颗粒运动趋势和剩余细颗粒含量等的变化规律;结合理论计算,揭示试样内部细颗粒运动趋势、剩余细颗粒含量以及渗透系数非均匀变化的相关关系;利用渗透系数与孔隙率的关系,推导出上游水头固定下的累计涌砂量随时间变化的理论公式。

摘要：内部结构不稳定的砂砾石土在渗流作用下可能发生细颗粒移动流失现象,从而降低砂砾石土地基的承载力。确定坝基砂砾石土的管涌临界渗透坡降,是砂砾石地基上堤坝设计和防渗安全分析的重要内容。基于砂砾石土在渗流作用下单个颗粒或颗粒群的力平衡理论,推导了砂砾石土发生管涌的临界坡降的预测公式。基于文献中64组垂直向上的砂砾石土管涌试验,采用Kenney-Lau稳定性判别方法结合Kezdi粒径比法分析了土体的内部稳定性,表明该方法是利用颗粒级配曲线判别砂砾石土内部稳定性的有效方法。通过对41组发生管涌的砂砾石土的临界渗透坡降的预测与试验结果比较,表明渗流作用下砂砾石土内部颗粒所受到的渗透力与颗粒表面积成正比的假定合理。提出的基于颗粒群启动模式假定的公式计算值,比文献中其他方法更接近于试验结果。

摘要：管涌对堤防工程的危害极为严重,人类对管涌的认识也逐渐加深。目前,对管涌破坏开始的条件及其破坏后通道贯通的后果了解较多,然而,因其破坏及发展机制的复杂性,对于管涌发生后涌砂及流量的研究并不深入。通过自行设计的室内模型,改变上覆黏土的厚度对3组土性相同的无黏性土试样进行试验。对测压管水头、通道范围、涌砂量和流量等进行对比分析,研究孔隙率、渗透系数以及流量的变化规律,发现涌砂随时间变化满足非线性关系——Boltzmann模型。最后,利用渗透系数与孔隙率以及孔隙率与累计涌砂量的关系,推导并验证了流量随时间变化的理论公式。这对于认识管涌和有效控制管涌发展以及减灾避难有着非常重要的意义。

摘要：对由弱透水黏土层、细砂层和强透水砂砾层组成的三层堤基进行了管涌发展的砂槽模型试验,为了便于观察分析,细砂层由各种颜色的细彩砂依次排列在砂砾石层上表面,通过改变彩砂层的厚度分析研究了不同细砂层厚度对管涌发生、发展机制及过程的影响。试验结果表明,三层堤基细砂层厚度的不同使管涌发生的临界水力梯度、涌砂量和通道发展的速度不同,与双层堤基有很大区别。临界水力梯度是由多种元素决定的,包括破坏土体的性质及其整体性等;细砂层的存在使流量在渗透变形初期对涌砂不敏感;在试验中发生的相同水位下多次间歇性涌砂,其原因一方面是颗粒在运动过程中发生堵塞,另一方面是通道边界的土体失去支撑发生应力释放,抵抗力随着时间逐渐减小。