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。     

骨架颗粒组成对散粒土管涌规律影响的试验研究

利用改进的渗透装置试验研究了细颗粒(0.075～1 mm)含量相同时骨架颗粒组成含量不同对散粒土的管涌发生临界条件以及颗粒侵蚀流失规律的影响,结果表明：不同颗粒级配的试样在管涌发生前,水力梯度与渗流速度呈线性关系,基本符合达西定律;骨架颗粒1～2、2～3、3～5 mm 3个粒径段对管涌发展起到了阻碍作用,其中1～2 mm粒径段颗粒对管涌孔隙的堵塞作用强于另外两个粒径段颗粒;对于不同级配的骨架颗粒,其不均匀系数越大,试样的下限临界水力梯度值就越大,细颗粒越不易起动,发生管涌的时间越晚,而不同级配的骨架颗粒对试样的上限临界水力梯度影响较小。     

复杂应力状态下土料三轴渗透试验

为研究高土石坝坝体内土体单元在复杂应力状态下的渗透性能,在中型三轴仪上对同一土料场3种不同级配土料进行三轴渗透试验。试验围压分为5级(100 k Pa、400 k Pa、800 k Pa、1 200k Pa和2 000 k Pa),每级围压下分4种应力水平(0、0.2、0.4和0.8),当试样在初始应力状态下变形基本稳定后,采用常水头法测试试样的渗透系数。试验结果表明:级配是影响渗透系数的重要因素,相同应力条件下土料粉粒和黏粒含量越高,渗透系数越小;随围压和应力水平的提高,土料的渗透系数逐渐降低;粉粒和黏粒含量越低、大颗粒含量越高,围压对土料渗透系数的影响越显著;对于不同级配相同密实度试样,应力水平对渗透系数的影响程度基本一致。在分析渗透系数随围压和应力水平变化规律的基础上,建立了能描述复杂应力状态条件下土体渗透系数的经验公式。     

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。     

内蒙古托克托地区细颗粒土的渗透性分析与评价

以内蒙古托克托地区某排泥场勘察为例,通过对细颗粒土进行室内试验、试坑渗水试验,并结合经验公式计算,主要分析评价了场地细颗粒土的渗透变形系数,根据规范分析判别了场地土的渗透变形类别,确定了临界水力比降,为排泥场坝体防渗设计提供可靠的参数,也为托克托地区细颗粒土的渗透性分析评价提供了有力依据。     

糯扎渡心墙堆石坝接触性土料碾压工法优化

土石坝填筑过程中,左右岸坡衔接部位处理至关重要。压实度过高,出现接触土料板结,柔韧性变差,易因贴坡混凝土变形引起土料开裂;压实度不够,易造成渗透系数不满足要求,出现渗流破坏。对此,土石坝岸坡接触性土料的碾压参数控制尤其重要。     

不同土质条件下基坑渗流场渗透特性分析

控制地下水对基坑开挖和周围环境的负面影响，是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的重要组成部分．采用三维有限元法分析了基坑渗流场的分布特性，比较了不同土质条件下渗流作用对基坑土体渗透稳定性的影响，较好地反映了基坑渗流场中等势线、流速矢量以及水力梯度等渗流要素在不同土质条件下的变化规律，探讨了工程中可能出现的不利因素．分析表明，在均质各向同性非成层土中，基坑角点和溢出点附近水力梯度最大，是整个基坑最易发生渗透破坏的地方；在成层土情况下，水头等势线有向渗透系数小的土层聚集的趋势．对比各种分析结果，当水平向渗透系数大于竖向渗透系数时，基坑最容易发生渗透破坏．     

基于激光衍射法的湿陷性土粒度分布研究

通过对刚果（金）南部不同矿山的湿陷性土试样进行激光衍射法测量试验,分析试样的粒度分布特征,结果表明：试样主要粒组为粉粒组和细砂组,粒度分布曲线具有双峰特征。参照国内标准,其工程分类为含砂低液限黏土;按分形理论分析,其具有显著的分形特征,分维值在2.0～2.3之间,与国内湿陷性黄土分维值相似;渗透变形类别为流土,允许水力梯度在0.35～0.50之间。研究表明：如果尾矿坝坝基下的水力梯度控制在0.30～0.35以下,则坝基安全,为尾矿坝的工程建设和安全稳定提供理论参考。     

贫混凝土透水基层材料渗透性能室内试验

渗透系数和孔隙率是表征贫混凝土透水基层渗透性能的主要指标.利用垂直和水平渗透仪分别测试了多孔贫混凝土的渗透系数,并分析了其满足达西定律的水头范围,得出孔隙率与渗透系数的关系.结果表明:多孔贫混凝土只要保证水力梯度小于0.04,就能满足达西定律的要求;有效空隙率和全孔隙率之间呈相关性良好的线性关系,有效孔隙率和渗透系数之间满足相关性良好的幂指数关系,贫混凝土透水基层的临界排水有效孔隙率为14.4%.     

基于离心模型试验的砂土管涌特性研究

根据离心模拟技术的特点,运用自行研制的离心模拟试验装置,对几种不同颗粒组成的砂土进行了1g重力加速度和Ng离心加速度下的室内管涌试验.在相同试验容器内进行相同颗粒含量、相同密度和相同尺寸的砂土常规试验和离心模拟试验.砂土离心模拟试验结果表明:离心模拟技术可以用来模拟砂土的管涌特性;砂土在Ng离心加速度下的临界水力梯度与1g重力加速度下的临界水力梯度之比为0.8~1.0.     

土石坝心墙材料分区优化设计

针对某土石坝工程,考虑对心墙进行分区且各分区采用相同或不同掺砾量的砾质土,对土石坝进行了三维有限元应力应变计算,并对土石坝心墙的土料选用及心墙分区方案进行了优化设计研究.结果表明,土石坝心墙上部应力水平较低,对坝料变形指标和力学指标要求不高,可采用天然黏性土或掺砾较少的砾质土,而其下部采用掺砾量较高的宽级配砾质土,这样,既可以满足坝体应力变形要求,保证心墙抗水力劈裂性能,也可以节省工程造价.     

某冰水堆积体层流-紊流过渡状态渗流特性试验研究

澜沧江上游两岸河谷地带广泛分布一套规模巨大、形成于第四纪更新世中晚期的冰水堆积体,这类冰水堆积体往往具有较特别的渗流特性。通过对澜沧江某冰水堆积体的结构特征调查和颗粒组成试验分析,从沉积相的角度,认为该冰水堆积体可分为两层:表层厚约40 m的混合巨粒土,和底部厚约17 m的粗颗粒土。通过对这两层冰水堆积体的渗流特点试验研究,结果表明地下水在表层混合巨粒土中的渗流方式主要表现为层流-紊流过渡阶段的特点,渗流速度与水力梯度成幂函数关系;而在底部粗颗粒土中的运移方式主要表现为层流特点。根据混合巨粒土的渗流特点,文中提出了两种计算其渗透系数的方法,即根据渗透速度和水力梯度关系曲线估算渗透系数,或采用文中提出的公式计算渗透系数。     

土体裂缝注浆防渗的临界水力梯度及其防渗机理

通过粘性土和非粘性土裂缝注浆试验，指出粘性土裂缝注浆防渗机现是注浆段起防渗作用，而非粘性土裂缝注浆防渗，当裂缝宽度较小时，是通过延长非粘性土中水绕途径来起防渗作用，当裂缝宽度较大时，是注浆段本身起防渗作用，文中引进了临界水力梯度之概仿，当实际注浆水力梯度小于临界水力梯度时，注浆段能有效防渗，由试验救是粘土裂疑注浆的临界水力梯度计算公式为：Ｊｃ＝４ｃ＾０．２８６＋０．５１，，非粘性土裂缝注浆在裂缝宽     

饱和黄土渗透过程变形与渗透系数关系初探

为研究在不同渗透压强下原状黄土和重塑黄土在渗透过程中的渗透系数、孔隙比及土体变形的变化关系,对黄土进行室内渗透试验,进而分析土体的结构变化。选取相同孔隙比下的原状黄土和重塑黄土土样,在相同条件下进行渗透试验,渗透过程中分别设置一系列不同的渗透压强差,按照先增压再卸压的方式进行渗透试验,得出渗透对土体及渗透系数的影响。结果表明:随渗透压强增加,重塑土与原状土的渗透系数以及土体变形变化规律走势相同,但原状土较重塑土结构稳定,渗透系数和变形的变化较重塑土小。     

基于静态贯入试验法研究无黏性土管涌发生后抗剪强度变化规律

管涌对堤防和大坝危害严重且十分常见,但是有关管涌发生后无黏性土抗剪强度的研究较少.通过对不同细颗粒含量试样进行管涌和静态贯入试验,分析总结了无黏性土细颗粒含量和管涌过程中的水力梯度及细颗粒流失量等因素对无黏性土发生管涌前后抗剪强度变化的影响.得出以下结论:对于较松散的无黏性土,当土体细颗粒含量较小时,管涌发生后的抗剪强度有所提高,抗剪强度随细颗粒流失量的增大而增大,随作用在试样上的最大水力梯度的增大而增大;当土体细颗粒含量较大时,管涌发生后的抗剪强度有所降低,抗剪强度随细颗粒流失量的增大而减小,随作用在试样上的最大水力梯度的增大而减小.     

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。     

心墙坝坝坡稳定性对于邓肯E-B模型参数的敏感性研究

针对目前包括心墙坝在内的土石坝坝坡稳定敏感性研究存在的不足,从稳定和变形密切相关的角度出发,将对坝体变形较为敏感的模型参数考虑到稳定分析当中去,提出了一种新的研究思路.同时结合心墙坝工程实例,研究其上、下游坝壳及心墙土石料E-B模型参数对于坝体应力应变及坝坡稳定的敏感性.结果表明,不同部位、不同的模型参数对于坝体应力应变与坝坡稳定的敏感程度是不同的,对坝体应力应变较为敏感的模型参数对坝坡稳定同样具有较显著的敏感性.     

粗粒料广义塑性模型对不同应力路径适应性研究

结合两种不同岩性的粗粒料在等σ1、等σ3、等p以及等应力比应力路径下的大型三轴试验和侧限压缩试验成果,研究了粗粒料广义塑性模型对不同应力路径的适应性.结果表明:广义塑性模型很好地反映了粗粒料变形的应力路径相关性.同时根据Roadford坝坝料的三轴试验结果得到的模型参数,对大坝进行了有限元数值模拟,计算得到的大坝填筑后的变形与实际监测结果吻合较好.表明广义塑性模型也能较好地反映土石坝施工期应力路径对坝体变形的影响.     

某小型土石坝坝体坝基防渗处理措施

某土石坝已运行40多年,由于坝基清基不彻底,坝体填筑质量较差,正常蓄水位运行时坝后出现渗漏,局部存在渗漏通道(管涌),经综合比较采用冲抓套井回填黏土防渗墙方案,防渗处理后坝后再没有出现渗漏点,渗流得到有效控制.     

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。