堤壩管涌集中滲流通道形成機(jī)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(jìn)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(dāng)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(diǎn)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(xì)粒運(yùn)移的問題,對于細(xì)粒滲出層,滲流過程相當(dāng)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(shí)質(zhì)上是基于清水的滲流理論,忽略了滲流過程中泥砂運(yùn)移的影響,這必然與實(shí)際情況不太相符,也導(dǎo)致所得的結(jié)果有較

2、大的偏差.基于管涌與渾水出滲問題本質(zhì)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(jìn)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(rèn)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(shí)滲透系數(shù)和孔隙率的增大又加強(qiáng)了滲透水流攜帶泥砂的能力,這是一個(gè)互相影響、相互促進(jìn)的過程,基于此種理念,以達(dá)西定律的為基礎(chǔ),引用水力學(xué)水流攜砂能力經(jīng)典公式,利用數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出了渾水出

3、滲的理論計(jì)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(dá)到可以對一定體積土體的渾水出滲過程進(jìn)行計(jì)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(shí)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(jī)理進(jìn)行了深入的分析,在此基礎(chǔ)上,利用商業(yè)有限元軟件Geo-Studio對管涌開始發(fā)生時(shí)的影響范圍進(jìn)行計(jì)算,利用自編渾水出滲程序?qū)苡坑绊懛秶鷥?nèi)土體的滲透破壞過程進(jìn)行計(jì)算,得到該范圍