堤壩管涌集中滲流通道形成機理及數(shù)值模擬.pdf

1、我國水利水電事業(yè)的快速發(fā)展,促進了眾多水利工程的興建,其中土石壩與堤防工程占據(jù)了相當大的比例,而堤壩工程的滲透變形與滲透破壞研究始終是堤壩研究的重點課題之一,而管涌的研究又一直是重中之重.在堤壩滲流過程中經(jīng)常出現(xiàn)細粒運移的問題,對于細粒滲出層,滲流過程相當于渾水的出滲,所以管涌問題是最典型的渾水出滲問題,但目前所有解決渾水滲流的方法實質上是基于清水的滲流理論,忽略了滲流過程中泥砂運移的影響,這必然與實際情況不太相符,也導致所得的結果有較

2、大的偏差.基于管涌與渾水出滲問題本質的相同,本文通過研究渾水出滲的過程對堤壩的管涌現(xiàn)象進行探索. 本文針對巖土工程界渾水出滲這一普遍的具有代表性的問題,提出了解決此問題的新方法.認為在渾水出滲過程中被滲透水流帶走的泥砂引起了滲透系數(shù)和孔隙率的變化,同時滲透系數(shù)和孔隙率的增大又加強了滲透水流攜帶泥砂的能力,這是一個互相影響、相互促進的過程,基于此種理念,以達西定律的為基礎,引用水力學水流攜砂能力經(jīng)典公式,利用數(shù)學方法推導出了渾水出

3、滲的理論計算公式,給出了求解渾水出滲微分方程的差分形式,并利用Fortran語言編寫程序,達到可以對一定體積土體的渾水出滲過程進行計算的目的,并得到渾水出滲過程中滲透系數(shù)、孔隙率和滲流量隨時間變化的規(guī)律曲線. 本文在對堤壩管涌發(fā)生后產(chǎn)生集中滲流通道的機理進行了深入的分析,在此基礎上,利用商業(yè)有限元軟件Geo-Studio對管涌開始發(fā)生時的影響范圍進行計算,利用自編渾水出滲程序對管涌影響范圍內土體的滲透破壞過程進行計算,得到該范圍