堤防管涌发生可能性识别的网格搜索-支持向量机方法

针对堤防管涌的评价涉及多种变量且各变量之间存在着高度的非线性关系,应用统计学习理论并结合工程实际,提出基于支持向量机(SVM)理论的堤防管涌发生可能性识别方法。将影响管涌演化、发生和导致破坏的因素进行归纳,选取坝高H、坝前水深Hp、下游边坡m、土的有效凝聚力c、有效内摩擦角ψ、饱和单位容重γ、渗透系数K、最大有效粒径疏db和下游滤层倾角δ共9种代表性的优势参数作为模型的输入,将堤坝管涌发生的可能性因子λ作为模型的输出,以16个堤防管涌工程实例作为学习样本进行训练,采用RBF核函数,建立堤防管涌发生可能性识别的支持向量机分类模型。为提高预测模型的泛化能力和预测精度,利用网格搜索寻优方法对支持向量机模型的参数进行了优化,并对7组待判实例进行判别。研究结果表明:建立的网格搜索优化支持向量机分类模型对堤防管涌发生可能性识别结果与实际结果吻合,正确率达95%,可考虑在实际工程中进行推广。     

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...     

浅谈堤基管涌的抢护措施

在汛期高水位时,由于强透水层渗透水头损失很小,堤防背水侧数百米范围内表土层底部仍承受很大的水压力。如果这股水压力冲破了粘土层,在没有反滤层保护的情况下,粉沙、细沙就会随水流出,从而发生管涌。堤基管涌若不及时修复处理,就会酿成决堤灾害。本文针对堤基管涌抢护提出了几点措施。     

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.     

堤防渗透破坏成因及防渗加固治理

堤防渗漏具有隐蔽性、突发性特点,初期渗漏对堤防的破坏是逐渐发生的,当渗透破坏到达一定程度时就会加速发展,形成管涌、脱坡而严重危及堤防安全。所以,关于堤防渗透破坏的防治,要根据历史资料,充分利用现代探测设备和技术及早发现隐患,查明隐患部位,然后通过方案比较,选择最佳方案进行治理。     

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。     

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。     

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.     

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。     

不同时期定向钻穿越管道对堤防的影响分析

分析长输管道定向钻穿越河流施工期、运行期、弃用期可能引起的堤防土体特征变化,结合工程实例,利用数值法对最不利水文条件下管道工程对堤防区域地下水流场的影响进行计算,结果表明:管道施工会引起管孔范围内水利坡度的增大;管道运行期和弃用期会增加管壁附近土体的渗透性,减小地下水渗透路径,增大发生管涌危害的可能性.     

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…     

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.     

堤坝管涌渗流的损伤机理分析

分析了管涌发生的机理,介绍了管涌计算模型的研究现状.从损伤力学的角度推导管涌分析的渗流损伤连续性方程,并对孔隙率和渗透系数的演化特性等进行讨论,为管涌机理的研究提供了一种新的思路.     

浅谈机淤固堤对周边环境的不良影响及对策

1.淤背固堤现状机淤固堤是从六十年代的自流放淤逐渐发展起来的,经过近四十年的发展,目前淤背固堤已由单指利用简易式挖泥船,逐步发展到指利用挖泥船、泥浆泵等多种水利机械设备挖取河道泥沙,用水力管道输送到堤防背河侧沉放。通过填平背河侧的低洼坑塘,加大堤防宽度,延长了渗径,增强了堤身的稳定性,对解决漏洞、渗水、管涌等险情有显著的作用,有效地提高了堤防防御的能力。据统计,至2007年8月仅黄河下游济南段已完成机淤固堤土方1.32亿m3。为使黄河下游长治久安,按照黄河下游的近期规划,在近十年内黄河大堤普遍淤宽100m,淤筑高程于设防水位平。(附图1淤背固堤示意图),现阶段黄河未淤筑的空白段为5.9‰。     

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。?     

双层堤基条件下管涌逸出的颗粒流模拟

基于颗粒离散元理论,结合实际工程中的双层堤基管涌对管涌口颗粒逸出问题进行仿真模拟。基于颗粒流程序平台PFC2D(Particle Flow Code in Two Dimension)建立了管涌口附近地层的数值模型,通过模拟实验确定了颗粒参数,分别采用线性接触刚度和平行粘结本构模型定义黏土层和砂性土层的接触模型。通过与水的耦合作用,得到管涌口从发生到扩展的管涌演化全过程。采用FISH语言开发程序,分别得到其流失量、孔隙率、流速等参数并进行分析。宏观方面的研究结果表明,采用颗粒流模拟的结果与实际管涌的宏观现象基本吻合;细观方面,管涌颗粒在管涌发生发展过程中沿着实际水流速度最大的通道溢出,流速的分布情况存在从相等的平均流速状态向局部流速集中并逐渐增大的改变过程,局部细小通道逐的流速集中,引起周边颗粒的加速流失,最终导致管涌通道的形成。这些结果为PFC2D在渗透破坏方面的深入研究应用提供了一定的实用依据,同时也为在细观尺度上解释和分析管涌现象提供了一条新的途径。     

考虑管径拓展的管涌发展过程模拟

堤基管涌发展试验表明,在管涌通道发展过程中,通常是上游管径较小而下游管径较大,管道尖端土体颗粒比较松散.现有的堤基管涌发展模型采取单一管径处理方法模拟管涌通道发展过程,管涌发展过程中孔隙率保持不变,难以模拟通道侧向扩展特征.本文采用泥沙运动力学方法,考虑通道发展过程中的颗粒级配调整和孔隙率变化,使得管涌通道发展情况更加符合实际.数值模拟表明,改进后的模型能够刻画管涌通道发展中的管径变化、通道发展方向、流量大小和临界水头等主要特征.     

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.     

堤坝管涌渗漏持续线热源模型研究

地下水的渗漏会影响地层正常温度分布,使钻孔温度曲线发生异常变化。堤坝的管涌渗漏通道可看作是一个持续作用的线热源,通过研究管涌渗漏水对地层温度的影响,利用热源法的原理建立了管涌渗漏的持续线热源模型。工程实例的计算表明,利用该模型可以得到管涌通道的渗透流速,评价地层的渗漏特性。     

封堵"管涌"材料的应力分析及其数学解析

"管涌"是抗洪抢险中的一大隐患,封堵"管涌"材料的应力分析,是一项重要的应用技术和实际理论问题.根据弹性力学原理,对管涌封堵材料进行应力分析,建立简化条件下的物理模型和形变协调方程,并给出了数学解析过程.