无粘性土二元结构孔隙流动管涌模型与试验

无粘性土二元结构孔隙流动管涌模型与试验.2100433B

管涌又称翻砂鼓水、泡泉或地泉等涌水口径小者几毫米，大者几十厘米，孔口周围多形成隆起的沙环。管涌发生时，水面出现翻花，随着上游水位升高，持续时间增长，险情不断恶化，如不及时抢护，大量涌水翻砂，逐渐破坏堤、坝或水闸地基的土壤骨架，致使孔道扩大，基土被掏空，会引起建筑物塌陷，造成决堤、垮坝、倒闸等事故。

定义

堤防管涌导致的灾害。管涌又称潜蚀。是在高水位压力下，堤、坝、闸等水工建筑物地基发生渗漏侵蚀活动，把地基中细小颗粒和可溶盐类带走，使土层结构破坏的现象。分机械管涌和化学管涌两类：机械管涌是在渗透压力作用下，地下水将土层中细小颗粒由地裂缝、管道、洞穴带走的现象；化学管涌是地下水把土层中可溶盐溶解带走的现象。管涌主要发生在河、湖、水库中的水位高于堤坝以外地面高度的地方，或发生在堤坝外坡，或堤外平地冒水。管涌常使堤基、坝基岩土结构破坏，强度降低，甚至形成空洞、沉陷，进而导致堤防、大坝变形、塌陷，甚至溃决，造成严重的洪水灾害。管涌主要受土体性质和水动力条件控制，一般情况下，岩土结构不均一，土质松散，裂隙或孔洞发育，渗透压力大，容易发生管涌。 2100433B

本项目利用先进的数码摄像可视化跟踪技术和数字信息计算机实时处理技术，进行堤坝的渗透模型试验，摄录土颗粒的移动轨迹，确定形成管涌的临界参数。基于散体介质颗粒流理论及其分析方法等细观力学手段，分析渗流与土介质的共同作用及渗流的贴壁挤土效应，深入研究管涌形成过程的细观力学机理。建立关于管涌形成和发展规律的细观理论模型，利用并开发PFC2D软件对管涌形成与发展过程中土颗粒的移动规律进行细观仿真模拟。结合堤防工程的管涌险情实例进行分析研究，为管涌险情的预测和治理提供参考意见。本研究成果对防洪减灾具有重要意义。 2100433B