›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (10): 2847-2854.doi: 10.16285/j.rsm.2015.10.014

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

三层堤基中细砂层厚度对管涌影响的试验研究

王 霜1, 2,陈建生1, 2,周 鹏3   

  1. 1.河海大学 岩土工程研究所,江苏 南京 210098;2.河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098; 3.中交天津港航勘察设计研究院有限公司,天津 300461
  • 收稿日期:2014-11-28 出版日期:2015-10-10 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:王霜,女,1987年生,博士,主要从事渗流分析与计算相关方面的研究。
  • 基金资助:
    江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(No. CXZZ13_0243);科技部“973”项目(No. 2012CB417005)。

Effect of thickness of fine sand layer on piping development in three-stratum dike foundation

WANG Shuang1, 2, CHEN Jian-sheng1, 2, ZHOU Peng3   

  1. 1. Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 3. CCCC Tianjin Port & Waterway Prospection & Design Research Institute Co., Ltd., Tianjin 300461, China
  • Received:2014-11-28 Online:2015-10-10 Published:2018-06-13

摘要: 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。

关键词: 三层堤基, 管涌, 砂槽模型试验, 临界水力梯度, 堵塞

Abstract: A series of flume model tests was conducted to study the process and mechanism of piping in a three-stratum dike foundation, which was composed of weak permeable clay layer, sand layer and strong permeable sand gravel layer. To observe the process clearly, fine sand layers of different colors were laid on the gravel layer according to the color sequence. The thickness of colored sand was changed to investigate the effect of thickness on the process and mechanism of piping. The experimental results indicate that the different thicknesses of color sand results in the different critical hydraulic gradients, eroded masses and developing speeds of piping channel, which are quite different from those in two-stratum dike foundation. The critical hydraulic gradient depends on a number of factors including the properties and integrity of the damaged soil. The sand layer makes the flux insensitive to the erosion at the early stage of seepage deformation. Furthermore, it is also found that several times of intermittent erosion occur at the same upstream hydraulic head. One of the reasons for this is that the particles are clogged in the process of movement, and the other reason is that the stress release of the soil near the boundary of piping channel after the erosion of soil at the frontend, resulting in a decrease in the soil resistance over time.

Key words: three-stratum dike foundation, piping, flume model test, critical hydraulic gradient, clogging

中图分类号: 

  • TV 32+1
[1] 吴梦喜, 高桂云, 杨家修, 湛正刚, . 砂砾石土的管涌临界渗透坡降预测方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 861-870.
[2] 尹 乾, 靖洪文, 刘日成, 苏海健, 蔚立元, 王迎超. 不同侧压力系数下裂隙网络岩体非线性渗流特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 592-600.
[3] 曹 洪 ,肖莹萍 , . 渗透变形过程中临空面表层土体渗透特性变化试验研究[J]. , 2017, 38(9): 2465-2472.
[4] 吴梦喜,余 挺,张 琦,. 深厚覆盖层潜蚀对大坝应力变形影响的有限元模拟[J]. , 2017, 38(7): 2087-2095.
[5] 刘日成,李 博,蒋宇静,蔚立元,. 等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响[J]. , 2016, 37(11): 3165-3174.
[6] 陈建生 ,袁克龙 ,王 霜 ,张 华 ,何文政 , . 细砂层埋深对堤基管涌影响的试验研究[J]. , 2015, 36(3): 653-659.
[7] 徐长节 ,徐礼阁 ,孙凤明 ,於 锦 ,杨 迪,. 深基坑承压水的风险控制及处理实例[J]. , 2014, 35(S1): 353-358.
[8] 陈建生,何海清,王 霜,曾明明,王 婷,何文政. 无黏性土管涌出砂及流量研究[J]. , 2014, 35(3): 623-630.
[9] 倪小东 ,赵帅龙 ,王 媛 , . 考虑发育薄弱区对管涌发展影响的数学模型研究[J]. , 2014, 35(12): 3627-3635.
[10] 胡亚元 ,马 攀 . 三相耦合渗流侵蚀管涌机制研究及有限元模拟[J]. , 2013, 34(4): 913-921.
[11] 罗玉龙,吴 强,詹美礼,盛金昌. 考虑应力状态的悬挂式防渗墙-砂砾石地基管涌临界坡降试验研究[J]. , 2012, 33(S1): 73-78.
[12] 王志兵,汪 稔,胡明鉴,陈能远,吕士展. 颗粒运移对蒋家沟土体渗透性影响的试验研究[J]. , 2011, 32(7): 2017-2024.
[13] 郝亚飞,李海波,刘恺德,杨风威,夏 祥,邹 飞,朱小明. 单自由面爆破振动特征的炮孔堵塞长度效应[J]. , 2011, 32(10): 3105-3110.
[14] 陈 群,刘 黎,何昌荣,朱分清. 缺级粗粒土管涌类型的判别方法[J]. , 2009, 30(8): 2249-2253.
[15] 毛昶熙,段祥宝. 关于渗流的力及其应用[J]. , 2009, 30(6): 1569-1574.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘 晓,唐辉明,刘 瑜. 基于集对分析和模糊马尔可夫链的滑坡变形预测新方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3399 -3405 .
[2] 胡大伟,周 辉,谢守益,张 凯,邵建富,冯夏庭. 大理岩破坏阶段Biot系数研究[J]. , 2009, 30(12): 3727 -3732 .
[3] 师旭超,韩 阳. 卸荷作用下软黏土回弹吸水试验研究[J]. , 2010, 31(3): 732 -736 .
[4] 朱建明,彭新坡,姚仰平,徐金海. SMP准则在计算煤柱极限强度中的应用[J]. , 2010, 31(9): 2987 -2990 .
[5] 原喜忠,李 宁,赵秀云,杨银涛. 东北多年冻土地区地基承载力对气候变化敏感性分析[J]. , 2010, 31(10): 3265 -3272 .
[6] 白 冰,李小春,石 露,唐礼忠. 弹塑性应力-应变曲线的斜率恒等式及其验证和应用[J]. , 2010, 31(12): 3789 -3792 .
[7] 唐利民. 地基沉降预测模型的正则化算法[J]. , 2010, 31(12): 3945 -3948 .
[8] 李占海,朱万成,冯夏庭,李绍军,周 辉,陈炳瑞. 侧压力系数对马蹄形隧道损伤破坏的影响研究[J]. , 2010, 31(S2): 434 -441 .
[9] 蔡辉腾,危福泉,蔡宗文. 重庆主城区粉质黏土动力特性研究[J]. , 2009, 30(S2): 224 -228 .
[10] 宋 玲 ,刘奉银 ,李 宁 . 旋压入土式静力触探机制研究[J]. , 2011, 32(S1): 787 -0792 .