基于PFC-CFD的土体管涌数值模拟研究

堤防工程在高水头作用下的管涌、流土现象是岩土工程中很常见的一类自然灾害,广受社会关注.为研究堤坝土体管涌破坏现象的发展过程,采用颗粒流(PFC)和计算流体力学方法(CFD),基于南京长江大堤管涌案例,建立了土体管涌数值模型,研究了管涌渗透流体变化规律,分析了土体孔隙度及位移随管涌发展的变化趋势.研究结果表明:基于PFC-CFD的方法能够较好地模拟堤坝管涌现象,随着管涌的发展,渗透流速不断扩大,水压力和压力梯度分布发生改变,导致土体颗粒流失量不断增加,堤坝位移增大并存在更进一步破坏的可能.研究结果可为管涌过程细观数值模拟提供参考.     

堤(坝)基层状粗粒土发生渗透变形的颗粒运移规律

堤(坝)基常出现强弱互层的土层结构,具有代表性的主要由强透水砂砾石层、弱透水细砂层和强透水砂砾石层组成,渗透时各土层微观的颗粒运移规律对于揭示堤(坝)基渗透变形和破坏机理至关重要。采用三维颗粒流程序并结合"反演模拟法",准确对颗粒细观参数进行了标定,有效的模拟了该多层堤(坝)基渗透变形的发展过程,获得了堤(坝)基渗透变形过程中的颗粒运移特点及颗粒流失情况。结果表明:渗透破坏主要发生在上部砂砾石层中,随着渗透破坏的持续发生,逐渐影响下部土层,该层中细颗粒在粗颗粒孔隙间移动而后逐渐流失,属于典型的管涌破坏。中间细砂层在上部砂砾石层管涌破坏后,其颗粒最先在管涌口正下方Z4区发生流失,其余区域颗粒流失相对较晚,且颗粒流失量均随着计算时间步的增加而增加,导致细砂层出现小范围的变形。随着计算时间的增加,上部砂砾石层的下沉量是逐渐增加的,当上部砂砾石层细颗粒流失达到一定程度,堤(坝)基发生破坏,将对上部建筑物产生重大危害。为从微观角度认识多层堤(坝)基流渗透破坏提供了一定参考。     

堤坝管涌险情的判别和抢修

本文分析了水库堤坝管涌险情产生的原因,介绍管涌险情的判别及管涌险情的抢修方法。     

管涌流土实验演示系统设计

为了观察土体发生渗透破坏的现象,模拟基坑土体因基坑开挖引起的流土现象,模拟边坡土体或坝体因渗透作用产生的管涌现象,并分析了土体发生破坏时水、土压力的变化情况,以及计算土体的渗透系数,设计了一套能进行管涌和流土破坏演示的实验系统。介绍了管涌流土实验演示系统的组成结构,以及它所能进行的模拟试验。可为工程中常见的管涌和流土现象提供实验演示,模拟实际工程中的渗透破坏现象,计算实际工程中土体的渗透系数,并提供实验室数据。     

土石坝汛期的防洪抢险措施

土石坝在汛期高水位运行时容易出现各种险情。针对管涌、流土、散浸、漩涡、护坡破坏等险情,应采取相应措施加以抢护,以保证土石坝的安全运行和下游人民生命财产的安全。     

浅谈水利工程管理存在的问题

提防工程存在着堤顶高程偏底,堤身断面单薄,土质差,堤身堤基渗漏严重等问题,加以防汛备料不足,致使洪水期间不少堤段产生管涌等渗透破坏。     

浅谈黄河下游放淤固堤(堤防加固)的作用

黄河是世界上著名的"地上悬河",黄河下游堤防基础与堤身都存在许多问题,而且堤身单薄,难以抵御标准内洪水。机淤固堤增加堤身断面,延长渗径,对解决漏洞、渗水、管涌等险情有显著的作用,有效的提高了堤防防御洪水的能力。     

东平湖北排入黄影响因素分析

分析了东平湖北排的各种影响因素,认为：出湖闸、退水入黄河道泄流能力互相适应,不阻碍北排入黄;引河生产堤严重影响北排。其中,闸前生产堤的存在直接影响东平湖老湖的排水能力,从而严重影响老湖的调蓄能力;金山坝对东平湖的整体防洪存在不利影响,但该生产堤对于较小的汶河来水在客观上起到了保护老湖西区的作用;庞口闸设防标准低,影响泄流,目前扩建设计正在进行;为确保东平湖防洪安全,同时兼顾湖区群众的生产生活,建议对金山坝进行规范管理,彻底破除出湖闸前的生产堤,同时做好相关群众的安置工作。     

浅谈坝基渗透破坏机理

坝基结构的复杂性决定了坝基渗透变形过程的复杂性。影响渗透变形的演变的因素主要有地质条件、水力条件、土粒级配、岩土体的渗透性和排水措施等。一般情况下,坝基的渗透变形不是单一的流土、管涌或者接触冲刷,而是这几种渗透变形状态的组合。一旦溃坝,将导致严重后果。     

堆石料的渗透性与渗透稳定性试验研究

结合宜兴抽水蓄能电站面板堆石坝坝料的渗透性和渗透稳定性试验研究,设计了一种结构合理,使用方便的粗粒土渗透仪,使用该渗透仪进行了20组坝料渗透试验和一组坝料的渗透变形试验,试验结果表明,粗料土的渗透系数受细粒含量和级配控制,堆石料的渗透系数均很在,属强透水材料,临界水力梯度有两个：一个是出现管涌的临界水力梯度,另一个是出现流土的临界水力梯度。由于管涌临界水力梯度较低,因此需要验算坝体在各种工况下的流网特性,控制坝体中的水力梯度,防止出现渗透变形。     

开敞式海岸消浪堤掩护作用下排洪闸前波浪数值模拟

基于福建长乐市外文武围海工程排洪闸前修建消浪堤消浪保闸的有效实践,提出在未来风浪恶劣的开敞式海岸围海工程的排洪闸前修建消浪堤消浪保闸措施,以福建沙头围海工程排洪闸的消浪保闸建设为例,应用MIKE21中的BW波浪模块结合出水潜堤堤后波高估算的方法模拟物理模型中对应的各种工况,并与物理模型中所对应的各点波高测量值进行比较,说明数值计算方法的可行性,为开敞式海线围海工程中的排洪闸前消浪堤的设计提供一套可行方法,以此确定消浪堤建设方案。     

堤防地基渗漏管涌原因及其防治措施

孙吴县地处黑龙江小兴安岭北麓，东北部与苏联隔江相望，流经沿江内的主航道线35．49公里。岸边的防洪堤上下两段全长30．50公里。这条防洪堤保护着沿江人民的生命和财产的安全，被沿江人民誉为生命堤。可是这条生命堤还存在着一定的问题，部分堤段的基础渗漏管涌现象还很严重。我们近几年来在防止堤防地基渗漏和管涌方面做了一些探索性工作。现将情况分述如下：1部分堤段渗漏管涌现象孙吴县黑龙江防洪堤是按五八年洪水位118．86米，加上风浪爬高和安全超高设计的。以胜利屯水位站的水位为准，堤顶高程按万分之一比降推求而得。警界水位为11…     

尾矿坝渗流稳定性研究

因渗流而导致的尾矿库溃坝事故频发,使得对尾矿库的渗流稳定性的研究尤为重要。本文应用geo-studio软件以渗流理论为基础,建立了某尾矿库扩容并库后的坝体剖面计算模型,对其进行渗流稳定性计算分析。得出坝体在不同工况下的浸润线及流速矢量图,经分析可知该尾矿库不会产生流土、管涌等渗透破坏,为类似尾矿库工程的研究提供借鉴意义。     

金沙江某水电站坝基覆盖层的成因及其渗透稳定性

通过对金沙江某水电站河床覆盖层的组成及分布特征的研究,探讨其坝基覆盖层的成因机制.采用多种理论公式判别覆盖层的渗透变形形式、计算抗渗强度参数,进一步综合评价该覆盖层的渗透稳定性.结果表明河床覆盖层是在地质构造运动和气候变化共同作用下形成的,其主体应该是末次冰期间冰段河谷的产物;覆盖层具备发生管涌与流土的条件,其允许水力...     

机淤固堤优越性探讨

机淤固堤增加堤身断面,延长渗径,对解决漏洞、渗水、管涌等险情有显著的作用,能够有效提高堤防防御洪水的能力,与其他加固措施相比有着其独特的优越性,是黄河下游堤防加固的首选措施。     

塔里木河干流生态闸(堰)工程设计

为减少上中游无效耗水,提高向塔里木河下游输水保证率,结合干流输水堤工程布置生态闸(堰),有效保护上中游生态的同时,恢复改善下游生态。工程设计原则要技术可行,经济合理,管理运行方便。     

不同形式变水头作用下土体的管涌特性

为探究不同形式变水头作用下无黏性砂土的管涌特性,选取12种不同的变水头形式,利用自行研制的管涌三轴仪选择向上管涌的方法模拟管涌实际.通过管涌试验分析了变水头的周期和振幅对渗透系数和累计涌砂量的影响规律.结果表明:不同形式周期和峰值的正弦水头条件下,土体渗透系数均随着时间的推移而逐渐增加,当达到一定时间后,渗透系数趋于稳定;管涌相同的时间,渗透系数值随着正弦水头周期的减小而逐渐增加,随着峰值的增加而逐渐增加,土体抗渗性能下降;土体管涌3 h后,不同周期和峰值正弦水头条件下的渗透系数在常水头渗透系数线两边呈近似对称分布.土体管涌3 h内累计涌砂量随时间的增长基本呈线性增长,变水头周期越小峰值越大,累计涌砂量越大;通过扩大系数α,得到土体管涌3 h后的变水头累计涌砂量公式和马鞍形状的拟合曲面图.     

不同流量情景径流对水质组合事件发生概率的影响研究——以淮河流域蚌埠闸为例

河流水量与水质之间相互联系,相互影响,正确认识水量对水质的影响是进行水量水质联合调度的基础.以淮河流域蚌埠闸为例,按蚌埠闸流量高低(低、中、高)分别设置3种情景(对应情景1,2,3),基于Copula函数,分别建立以上3种流量情景下对应的蚌埠闸水质变量(CODMn和NH3-N)的联合分布函数,对上述3种不同流量情景下水质变量不同组合事件发生概率进行了分析.结果表明,蚌埠闸上各种水质超标组合事件的发生概率总体上是随着闸上流量的增加而减小的,以III类水为标准,相对于低流量条件(情景1),中等流量条件(情景2)可以显著降低蚌埠闸上两水质同时超标风险,风险率值从情景1下此类事件的概率41%迅速降低至15%,而高流量条件(情景3)可以进一步降低其概率至3%.研究结果可以为当前淮河流域水量水质联合调度提供决策依据.     

防洪堤堤线布置和堤基防渗

笔者就防洪堤中堤线布置和堤基防渗问题，提出自己的理解和看法，同时闸述其重要性。     

浅析透水性土工织物在抢险堵漏中的应用

1.漏洞险情的形成原因漏洞即集中渗流通道。在汛期高水位下,堤防背水坡或堤脚附近出现横贯堤身或堤基的渗流孔洞,俗称漏洞。漏洞产生的原因是多方面的,一般说来有:①凡于历史原因,堤身内部遗留有屋基、墓穴、阴沟、暗道、腐朽树根等,筑堤时未清除;②堤身填土质量不好,未夯实,