基于散粒土孔隙流特性的管涌侵蝕機(jī)理試驗(yàn)研究.pdf

1、滲透破壞是造成堤防、土石壩等涉水工程失事的主要原因之一，其中管涌是發(fā)生最為普遍的破壞形式。由于施工工藝、設(shè)計(jì)、土體內(nèi)天然缺陷等原因，壩體內(nèi)部存在一部分易沖蝕孔隙，孔隙的走向、大小以及分布具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，從而滲透水流的方向也并非單一方向?；诖耍?xì)顆粒受到的水流拖曳力同樣也會(huì)沿著不同方向，為土體管涌發(fā)生發(fā)展過程宏觀上的表現(xiàn)截然不同。論文依托國家自然科學(xué)基金科學(xué)部主任基金“可動(dòng)多孔介質(zhì)相變機(jī)理及對(duì)管涌優(yōu)勢流路徑發(fā)展的影響研究”（編號(hào)514

2、09129），通過室內(nèi)滲透試驗(yàn)研究了散粒土在相關(guān)影響因素下的管涌發(fā)生發(fā)展過程?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，探討了滲流方向、應(yīng)力狀態(tài)、密實(shí)度、顆粒級(jí)配、水力條件等因素對(duì)管涌發(fā)展過程的影響。主要的研究內(nèi)容與成果如下:
　　(1)變角度管涌侵蝕試驗(yàn)系統(tǒng):自行研制了可提供不同滲流方向條件的管涌侵蝕規(guī)律試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要組成部分包括滲流方向調(diào)節(jié)系統(tǒng)、軸壓施加系統(tǒng)、砂-水分離收集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、上游水位調(diào)節(jié)（供水系統(tǒng)）等重要部分。
　　(2)

3、研究散粒土滲透破壞臨界條件:土體發(fā)生滲透破壞要滿足自身?xiàng)l件以及外部水力條件，自身?xiàng)l件則包括土體顆粒級(jí)配、密實(shí)度等因素，外部條件則主要是臨界水力梯度。重點(diǎn)分析了土體發(fā)生管涌破壞時(shí)臨界水力梯度與滲流方向、顆粒級(jí)配、密實(shí)度、及應(yīng)力狀態(tài)之間的關(guān)系以及因素之間交叉影響的情況。
　　(3)優(yōu)勢流動(dòng)區(qū)域發(fā)展過程:土體內(nèi)部細(xì)顆粒發(fā)生運(yùn)移的動(dòng)力來源于滲透水流對(duì)其產(chǎn)生的拖曳力，當(dāng)拖曳力沿著不同方向時(shí)，細(xì)顆粒發(fā)生運(yùn)移的模式也會(huì)有差異。基于此，利用不同顏