管涌与滑坡的渗流计算问题

论述了管涌与滑坡两类破坏形式的渗流计算问题.对于管漏提出堤基水平渗流和有悬挂式防渗墙时管涌险情的涌沙范围和冲蚀发展的渗流计算方法和公式.对于滑坡指出了习用的垂直条分法所存在的问题,并介绍了结合渗流场分析连续计算圆弧滑动的有限元法;互相比较说明了以渗透力取代边界面水压力和有限元取代垂直条分的计算方法的优越性.     

基于灰色系统理论的管涌影响因素研究

堤坝和水利工程中经常发生管涌破坏,管涌的影响因素比较复杂,且各因素间存在高度的非线性关系,对管涌的敏感性也各不相同.描述了管涌发生的机理和影响因素,采用灰色系统理论中的灰色关联分析方法,对管涌发生进行了敏感性分析.计算结果表明:管涌的最主要影响因素为有效内摩擦角,其关联系数最大为0.731 5,饱和单位重度的关联系数最小为0.596 8,从而得出影响管涌相关因素的主次关系,为工程实践提供了有益参考.     

砂土管涌的细观机理研究

利用数码可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术进行管涌细观模型试验,从细观角度研究砂土管涌机理.研究得到管涌发展过程中颗粒的移动规律,渗漏通道的形成特点,流速、颗粒位移场等随水力梯度的变化特点,并从级配角度分析土样的稳定性,得到土体的稳定性与级配曲线形状及不均匀系数等因素有关的结论.结果表明,管涌形成过程中流速、颗粒运动和渗透通道形成规律很大程度上取决于骨架颗粒、可动颗粒以及水之间的相互作用,表明水土相互作用贯穿管涌发展的全过程.     

管涌渗透形成集中渗漏通道机理研究

本文从土体微观结构组成的角度分析了堤防管涌渗透破坏的形成过程以及管涌产生集中渗漏通道的机理,阐述了堤防管涌产生、发展的变化规律,同时给出了工程设计中经常使用的关于管涌参数计算方法。     

非均匀砂土管涌侵蚀机理试验研究

管涌对堤防和大坝的危害严重而常见,目前对非均匀砂土管涌发生机理以及颗粒流失规律的研究不够深入.通过室内渗透试验,在特定条件下,从测压管水位变化、渗透系数、细颗粒运动趋势、累计涌砂量以及平均涌砂速率等方面来研究非均匀砂土的管涌发生与发展规律.揭示了试样内部细颗粒运动趋势以及渗透系数变化规律.     

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...     

运用离散元法研究管涌机理

为了从细观层面研究管涌发生的机理,引入离散元(DEM)理论,分析多孔介质中的流体动力学方程,考虑颗粒相与液相之间的相互作用力,得到单个颗粒受到流体的作用力,将其作为固相与液相之间的桥梁,运用颗粒流程序(PFC)的优势,对计算过程中的孔隙率、压力场、速度场进行监测。运用这一方法对管涌现象进行了模拟,取得了较为理想的结果。结果表明:采用颗粒流方法研究管涌是可行的,为从细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径。     

混凝土破裂过程渗流-应力-损伤耦合模型

从基础理论方面研究混凝土材料渗流和应力的耦合作用机理,首先叙述了混凝土材料细观和宏观的联系,分析了混凝土的渗透特性以及耦合的基本概念.在经典Biot渗流力学基本方程的基础上,增加一个反映渗流系数和孔隙变化关系的耦合方程,并结合混凝土的弹性损伤本构方程,引入渗流突跳系数ξ这一概念,提出了复杂应力作用下混凝土损伤演化过程渗流-应力耦合方程.本模型通过渗流、应力和损伤的相互作用反映出材料的宏观复杂破坏现象和非线性行为.     

堤坝管涌发展的改进模型

为了解决管涌通道的发展问题和管涌发展的数值计算问题,根据管涌实际形成机理,对管涌的微观物理模型进行了改进:在可动颗粒系统中,对可动颗粒按照粒径的大小进行分类,每个可动粒组作为一个整体圆管,按照粒径大小顺序,从通道管壁向中心依次排列。根据建立的新模型推导出新的可动颗粒起动的临界水头公式,并计算了两种典型级配土样的临界水头。结果表明:改进模型具有可行性和先进性,更适用于管涌动态发展的数值计算,为管涌的研究提供了更为简便的方法,并为管涌的数值计算进一步发展提供一个可行的新思路。?     

芭茅河水库大坝渗流安全分析及评价

在地质勘探成果的基础上,评价了芭茅河水库大坝原设计施工的渗流控制措施,根据运行过程中出现的渗流问题和渗流有限元计算分析,对大坝的渗流安全进行了评价.在设计洪水位和校核洪水位下,河床砾质粗砂的水平坡降超过了其允许出逸坡降,可能产生管涌破坏,大坝渗流性态不安全,并提出了相应的加固处理措施.     

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。     

渗流管涌作用下松散堆积层结构演化规律

为揭示渗流管涌作用下松散堆积层结构演化规律,基于颗粒-孔隙尺度流固耦合方法,分别对密实、中密和疏松结构的松散堆积层开展渗流管涌仿真试验,从细观层面分析渗流管涌作用下松散堆积层颗粒迁移特征、颗粒流失量、颗粒间接触力链演化和骨架变形的结构演化特征。结果表明：渗流管涌主要以细颗粒迁移为主,存在局部“堵塞”现象,块石颗粒仅会在细颗粒迁移脱空后自由堆积。细颗粒迁移具有明显的“颗粒堆积”现象,主要集中在出口处,呈“上多下少”的特点。同时,渗流管涌发展过程中相同部位的孔隙率变化具有高度相似性,且结构越疏松愈加显著。管涌发展过程中,块石颗粒间接触承担主要的应力传递,力链演化的本质是堆积填料内部应力传递结构的改变。此外,下沉量和体应变均随时步增加,呈先急剧增加,后趋于平稳的态势,且随初始渗流速度越大,平稳时刻逐步提前。该研究成果可为从细观角度认识松散堆积层渗流管涌结构演化规律提供一定借鉴。     

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...     

峰后软岩应变软化渗流特性

为探讨峰后软岩的应变软化特性对渗流过程的影响,以新集矿两组砂质泥岩岩样为研究对象,基于裂隙损伤有效应力理论,研究了峰后软岩的应变软化特性和渗流特性,分析了软岩的应变软化渗流机制。结果表明：峰后软岩渗透性能较弱,同时软岩受到结构面、孔隙率的影响应力降存在突跳现象,且软岩渗流过程与损伤度、应力降、应变软化率有很大的相关性,表现为损伤度越大,应力降越大,应变软化率越大,相应的渗透率也越大。     

页岩气储层工作液伤害机理研究现状

目前工作液对页岩气产出的影响和与之对应的页岩储层伤害机理研究较少, 而其与常规天然气储层伤害有着较大差异。为此,首先分析了页岩气储层伤害潜在因素以及深层页岩气储层伤害的特殊性,其次阐述了页岩气渗流伤害相关的页岩储层的敏感性和工作液伤害机理、返排时伤害解除及渗吸机理、工作液对页岩气吸附/解吸与扩散的伤害机理的研究现状和进展,最后提出该研究方向需要关注和亟待解决的问题。     

宝珠寺水电站廊道析出物中钙质成因分析

大坝廊道排水孔析出物的产生是一个普遍现象,正确认识析出物的成因,是评价坝基渗透变形、坝基灌浆帷幕的工作状态的基础.析出物中的钙质一般有两个成因,其一是渗透库水自身的化学反应形成,其二是渗透库水对渗透途径上的岩体中的钙质成分或是对灌浆帷幕的溶蚀形成.若是后者,则标志着渗透库水对坝基、帷幕产生了溶蚀作用,这对坝基的稳定、帷...     

堤防管涌试验研究与分析

为研究堤基内部填充颗粒在何等水力梯度下发生运移,进而流向出流口,最终引起管涌破坏,对砂槽模型试验装置进行了改进,避免出现接触冲刷破坏,以获得理论上发生管涌的临界水力梯度值。试验中考虑了不同细料含量、填充密度、渗径等条件下管涌临界水力梯度的变化,试验结果较为接近公式计算值。在此前提下,考虑了堤基内部存在渗流通道对管涌临界水头的影响,分析了渗流通道大小及通道距出流口远近对临界水力梯度的影响,得到了比较合理的结论。     

ANSYS软件在尾矿坝浸润线中的应用

针对尾矿坝的安全现状,特别是由于水的原因引起坝体产生渗流而导致的失稳溃坝.为了得到尾矿坝的浸润线位置以及安全控制范围,运用大型软件Ansys分析了尾矿坝不同标高时的浸润线位置及变化情况,采用水上和水下不同的物理力学参数来分别计算.结果表明:该尾矿坝溢出点均在初期坝坝顶,此处容易发生管涌导致垮塌事故,须采取相应排渗措施,来降低坝体浸润线,从而保证坝体的稳定性;分析结果为尾矿坝以后的设计和安全检测提供了一定的理论依据,具有重要的借鉴意义.     

泡沫流体对堤基土体渗流特性影响分析

针对泡沫流体对土体渗流的影响机制仍不清晰的问题，开展了室内无泡沫流体渗透破坏试验与泡沫流体抑制渗透破坏试验，对土体渗流特征及泡沫流体对土体渗流的影响进行了研究。试验结果表明：泡沫流体对堤基土体渗流具有显著调控作用，可通过滞留在孔隙中的气泡增大渗流阻力，将局部土体转变为非饱和状态，增强土体抗渗性能；泡沫流体可延长渗流路径，降低水力梯度，抑制土体渗透破坏的发展。