三层堤基中细砂层厚度对管涌影响的试验研究

对由弱透水黏土层、细砂层和强透水砂砾层组成的三层堤基进行了管涌发展的砂槽模型试验,为了便于观察分析,细砂层由各种颜色的细彩砂依次排列在砂砾石层上表面,通过改变彩砂层的厚度分析研究了不同细砂层厚度对管涌发生、发展机制及过程的影响。试验结果表明,三层堤基细砂层厚度的不同使管涌发生的临界水力梯度、涌砂量和通道发展的速度不同,与双层堤基有很大区别。临界水力梯度是由多种元素决定的,包括破坏土体的性质及其整体性等;细砂层的存在使流量在渗透变形初期对涌砂不敏感;在试验中发生的相同水位下多次间歇性涌砂,其原因一方面是颗粒在运动过程中发生堵塞,另一方面是通道边界的土体失去支撑发生应力释放,抵抗力随着时间逐渐减小。

堤基渗流无害管涌试验研究

在室内水槽中进行几何比尺1∶20及1∶40的堤基渗流引起的管涌试验,论证了双层地基粉细砂层发生管涌通道时影响大堤安全的水平渗流临界坡降平均值为0 1左右。试验结果表明,管涌与砂层厚度、砂层顶面接触糙度、出口水头损失、堤前冲深以及砂基结构性质等有关,管涌有害与否与沿程承压水头分布的不断调整和渗流量变化密切相关。文中还讨论了模型比尺问题。

悬挂式防渗墙控制管涌发展的试验研究

在试验室水槽中进行了有悬挂式防渗墙的砂质堤基的渗流模型管涌试验,取得了不同贯入度悬挂防渗墙防止管涌效果的系列试验成果,论证了悬挂式防渗墙对覆盖土层下粉细砂地基发生管涌时有截断通道、控制管涌发展的显著功效。根据试验资料确定了悬挂式防渗墙及其前后水平段的渗流临界坡降,给出了管涌险情是否会影响大堤安全的估算公式。

悬挂式防渗墙结合堤后压渗盖重防渗效果的试验研究

在实验室模型槽中进行了有悬挂式防渗墙以及堤后压渗盖重的渗流模型试验,取得了不同贯入度以及不同堤后压渗盖重宽度防止堤基渗透变形的系列试验成果。通过一系列试验结果表明,悬挂式防渗墙和堤后压渗盖重可有效地提高强透水层堤基抵抗渗透变形的能力,且在控制渗透变形向上游发展的作用上功效显著。研究表明,堤后压渗盖重的防渗效益往往低于较大贯入度的防渗墙,但从经济角度来看,不失为一种有效可靠的防渗措施。

地下水渗流对岸坡稳定影响试验研究

从河道地下水稳定渗流的解析解、有限元解出发,分析了河道坡面上的渗透坡降的分布规律,得到了自由出渗坡面上土颗粒的临界渗透坡降计算公式。开展了地下水渗流对岸坡稳定影响的试验研究,分析了地下水渗流作用下的河道崩岸发生、发展机理和演变过程。从防止坡面发生渗透破坏和降低浸润线、减少渗流量两个角度,研究了防治崩岸的渗流控制措施,重点研究了土工织物和排水减压井在降低渗流破坏、增加边坡稳定性的效果。最后介绍了土工织物设计准则和排水减压井渗流计算方法。

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。

悬挂式防渗墙防渗效果的模拟试验研究

通过砂槽模型试验,从贯入度和位置两个方面,研究了悬挂式防渗墙对于堤基渗透变形的影响,提出了从理论上推导悬挂式防渗墙贯入深度的计算公式。

堤基管涌破坏过程中的声发射信号特性研究

通过自行设计砂槽模型,开展了堤基管涌连续破坏的室内试验,研究了堤基管涌连续破坏过程中的声发射信号特性。通过对比分析管涌连续破坏过程中测压管水头的变化与声发射特性参数,发现管涌连续破坏过程中有明显的破坏阶段性,可分为未发生管涌、管涌发生初期、管涌发生后期3个阶段。通过分析管涌连续破坏各个阶段声发射信号的波形,发现堤基管涌连续破坏过程的声发射信号多为突发型信号。利用二进离散小波包对声发射信号进行频谱分析,发现管涌连续破坏各个阶段的声发射信号主频主要集中在[0 62.5]kHz频带,管涌发生初期和管涌发生后期的声发射信号主频范围为20~30kHz,未发生管涌阶段则主频偏小为2~7kHz。