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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。 相似文献
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地下水渗流作用下内部不稳定砂性土将发生潜蚀现象,潜蚀作用引起的土体渗透破坏会对土工建筑物或地基造成不良影响。考虑土体有效应力和细颗粒应力折减,建立渗流场中细颗粒受力模型,根据极限受力平衡状态得到潜蚀过程中砂性土细颗粒起动临界水力坡降计算公式,并通过DEM-CFD耦合方法以及现有试验数据进行验证。结果表明：砂性土中细颗粒以滚动方式起动,起动临界水力坡降受渗流水流、土体特性以及颗粒自身特性共同影响;砂性土表层细颗粒起动临界水力坡降受埋深影响较大,埋深1 cm的细颗粒最高、最低起动临界水力坡降相差10.169%,埋深10 cm时差异减少至1.061%。该计算方法与数值模拟和渗流试验结果的最大标准误差分别为6.038%、11.211%,可以较为准确地预测砂性土细颗粒起动临界水力坡降。 相似文献
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抗渗透破坏评价是近松散含水层煤层开采溃水溃砂防控的重要基础工作,但至今尚未形成规范性方法和标准。松散层和风化带抗渗透破坏评价的关键是确定水力坡度和临界水力坡度。首先综述了流土和内部侵蚀发生的临界水力坡度确定方法,指出近松散层煤层采掘诱发溃水溃砂临界水力坡度与传统的临界水力坡度的不同特点。针对集中通道获得考虑临空面出口尺寸和岩土层物理力学性质的松散砂层、黏土层和基岩风化带的抗渗透破坏临界水力坡度的计算公式,采用试验结果验证,溃水溃砂临界水力坡度公式的适用性。通过单因素和多因素参数对临界水力坡度的敏感性分析结果表明,裂隙宽度是影响临界水力坡度大小的最重要因素,也表明在实际工程中通过控制采掘诱发的覆岩破坏是减少溃水溃砂灾害的关键措施。煤系风化带的临界水力坡度与其中黏土成分的含量、施加荷载大小有密切的关系,当黏土在风化岩石中占比(质量分数)为5%～40%时,其变化范围为2.9～67.2,给出了用高斯函数的拟合估算关系式和考虑上覆荷载的估算公式。研究结果将为近松散层开采溃水溃砂评价临界水力坡度计算提供参考。 相似文献
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双层堤基是应用较多的双面层的堤基构造类型,上层为弱透水层,下层为强透水深厚砂层。堤内弱透水层在汛期高水位时面临较高的水头承压,出现管涌的危险性极大。以实验室模拟分析的方式,专题探究双层堤管涌的悬挂型防渗控制规律,结果可知:悬挂型防渗墙在有效截断管涌迁移路径方面具有独特功能和阻滞效果,管涌没有出现之前,悬挂式防渗墙消解水头冲刷的作用一般不很明显,而一旦有管涌发生,防渗墙对透水堤基深入越深,防渗作用将越好,如果保持贯入度相同,则下游布置防渗墙比上游布置防渗墙效果要好。研究结果为同类工程应用提供研究和技术参考。 相似文献
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金沙江其宗河段发育60～120m的河床深厚覆盖层。深厚覆盖层纵向上可分为三大层:河床底部为卵(块)砾(碎)石层夹中细砂或粉质粘土,为冲积及冰水堆积成因(al+fglQ3),厚11.1～33m;中部为细砂、粉细砂、粉质粘土层及卵(块)砾(碎)石层,该层为加积层,由冲积、泥石流堆积、洪积、崩坡积、堰塞多成因堆积组合而成(al+pl+sefQ3),厚10.04～35m;中上部为漂(块)卵(碎)砾石夹砂层透镜体,冲积堆积形成(alQ3-4),厚9.5～59m。河床覆盖层中的砂层透镜体分布范围广泛,埋藏深,最大埋深达83.1m,最大厚度达到29.4m,最小厚度仅0.5m,一般厚度在5m以内。研究表明砂层不具有湖相堆积的特征,而是相对静水环境条件下及正常河流漫滩相等堆积形成。通过原位及室内取样试验表明,其宗河段河床覆盖层中粗粒土(漂(卵)碎块石等)强度相对较高,中下部细粒土工程性质具有超固结性,不具液化性,上部细砂层强度较低,地震工况下可能液化。该河段深厚覆盖层的工程效应主要有坝基地质条件差,仅适合堆石坝、坝基开挖方量大、砂层处理深度大、防渗处理难度较高等。 相似文献
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为了揭示发育薄弱区对管涌发展的影响机制,进行了管涌砂槽模型试验和颗粒流数值模拟,建立了3组模型,以研究孔隙通道的空间发育对颗粒运移过程的影响,分析了土体内部细颗粒运移引起管涌破坏的动态过程。根据数值模拟结果,分析了管涌发展过程中试样细观及流体的变化规律,并与砂槽模型试验结果进行了比较,模拟与模型试验结果较吻合。结果表明,薄弱区越发育,压力分布调整的趋势越强,颗粒运移的趋势相应增加,达到破坏需要的时间越短。数值模拟获得的临界水力梯度与室内试验以及理论分析结果均比较接近,证明了采用颗粒流程序研究管涌问题是合理的,对研究存在薄弱区的砂土管涌现象具有明显的优势和广阔的应用前景。所揭示的结果有益于管涌机制的更深入研究。 相似文献
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天山北麓平原区,每年冻结过程的时间远大于融化过程。在昌吉地下水均衡试验场,选择该平原的3种代表性土壤(粉质轻粘土、细砂、砂砾石),利用地中渗透仪观测冻结冻融期的地下水补给与损耗。根据不同岩性的地下水蒸发极限深度,设计了不同的地下水埋深。在冻结期,砂砾石、细砂岩性分布地区有利于浅埋型地下水资源的保护。在冻融期,无论何种地下水埋深水平,3种岩性的地下水都获得冻融水的补给,但细颗粒岩性的补给量相对较少且存在滞后效应,相反,粗颗粒岩性更有利于地下水资源的形成。冻结期一个月的地下水最大损耗量不超过253mm(砂砾石),而冻融期一个月的地下水最大补给量高达1133mm(细砂),冻融期是年内地下水的重要补给时期。 相似文献
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西北内陆盆地降水稀少,一年中有较长时间的冻结期,了解其降水入渗补给规律的季节性变化对于准确评估其地下水资源量和解释气候变化对其地下水补给的影响非常重要。采用新疆昌吉地下水均衡试验站27套地中蒸渗仪1992—2015年试验资料,应用拉依达法则筛选出长系列观测资料中的异常值,结合昌吉试验场相关气象要素观测资料划分西北内陆盆地冻结期、冻融期和非冻结期的时间区间,分析不同时期影响降水入渗补给地下水的主要因素;计算不同时期多年平均降水入渗补给量占多年平均年降水入渗补给量的百分比,确定不同季节对年降水入渗补给的重要性;依据多年平均降水入渗补给量随潜水埋深的变化规律,确定冻融期、非冻结期不同土质降水入渗的最佳潜水埋深。结果表明:在试验条件下,砂卵砾石和细砂非冻结期最佳潜水埋深为0.5 m,轻黏土非冻结期最佳潜水埋深0.1 m;细砂冻融期最佳潜水埋深为1.0 m,砂卵砾石冻融期最佳潜水埋深为0.5 m,轻黏土冻融期最佳潜水埋深为0.1 m;冻结期地下水位埋深对土壤入渗能力的影响十分明显,潜水埋深和降水入渗补给量之间没有显著的线性关系;冻融期是西北内陆盆地浅埋型地下水降水入渗补给的重要时期,冻结期是西北内陆盆地深埋型地下水降水入渗补给的重要时期。 相似文献
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《岩土力学》2017,(9):2465-2472
在堤基管涌发展机制的研究中,需考虑管涌通道四周破坏扰动松散层的影响。目前针对松散层渗透特性变化的定量试验数据较少。基于此,通过一维垂直向上渗流作用下均匀砂的渗透试验来研究临空面表层土体的松散过程和渗透特性变化情况。砂样垂向渗透变形发展过程中伴随着临空面表层土体松散破坏和松散层逐渐向深部扩展的过程。通过分析砂样沿程水头分布的调整变化情况得知,松散表层土体的渗透系数分布呈突变形式,即临空面松散薄层的渗透系数远大于其下松散砂层的渗透系数。由此类推,管涌通道边壁四周松散薄层的渗透系数远大于砂样整体渗透系数,松散层的存在使得管涌通道尖端坡降并不会达到很大值。这一点认识对管涌发展机制的研究至关重要。 相似文献
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悬挂式防渗墙-强透水地基所处的应力状态,对其管涌等渗透变形发展过程影响明显。利用自行研制的新型土与结构物接触剪切渗透仪,开展不同应力状态下悬挂式防渗墙--缺乏中间级配的管涌型砂砾石地基的渗流-应力耦合管涌试验研究。结果表明,应力状态对悬挂式防渗墙-砂砾石地基的管涌临界渗透坡降影响巨大,围压越大,管涌临界渗透坡降越大,基于试验结果,建立了由围压表示的管涌临界渗透坡降线性经验公式。研究成果体现了渗流-应力耦合效应对防渗墙-砂砾石地基渗透稳定性的影响,可为确定深厚覆盖层中悬挂式防渗墙的合理贯入深度提供重要的理论依据。 相似文献
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Hydro-mechanical coupling experiments on suffusion in sandy gravel foundations containing a partially penetrating cut-off wall 总被引：1，自引：1，他引：0
The influence of the stress state on the evolution of suffusion failure is often neglected in the design of sandy gravel foundations containing a partially penetrating cut-off wall. A series of hydro-mechanical coupling experiments on such structures was carried out to investigate the influence using a newly designed apparatus. The results indicate that: (1) The stress state has a significant influence on the evolution of suffusion, which increases the critical suffusion hydraulic gradient dramatically. (2) The critical suffusion hydraulic gradient is linearly related to the confining pressure and to the penetration ratio, and a simple interpolation function for the critical hydraulic gradient was fitted based on the experimental results. (3) The eroded mass in the development of suffusion is nonuniform and intermittent. The evolution of suffusion is a complicated and iterative process involving fine particle migration, pores being clogged, flushing out of the clogged pores, and fine particle remigration. (4) Flow along the interface of sandy gravel and cut-off wall conforms to the piecewise-linear Darcy flow rule. The results will enhance the understanding of the influence of the stress state on the suffusion failure in sandy gravel foundations containing partially penetrating cut-off walls. 相似文献
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实际工程中通常为未经处理的天然非均质地基。低水力坡降下黏性土中渗流存在起始水力坡降的现象也逐渐被认可,但能考虑起始水力坡降的非均质地基固结模型鲜见报道。基于具有起始水力坡降的渗流模型,考虑实际中的变荷载,对压缩模量和渗透系数随深度变化的非均质地基固结问题展开研究。通过压缩模量随深度增加及渗透系数随深度减小考虑天然地基的非均质性,进而建立了单层非均质地基一维固结模型。分析了起始水力坡降i0,非均质地基参数?、x、? 和p对非均质地基固结特性的影响。结果表明：考虑起始水力坡降后非均质地基中孔压消散速率变慢,地基沉降以及固结速率随之降低;固结速率与参数?、x成正比,而地基的最终沉降量与之成反比;参数? 越大,p越小,固结速率越快,但渗透系数仅改变地基的沉降速率,不会影响非均质土层的最终沉降量。 相似文献
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双层结构堤基渗透变形发展过程的数值模拟 总被引：4，自引：1，他引：3
通过算例采用分时段稳定流理论模拟了基于临界水力坡降的流砂动态发展过程,建立了双层结构堤基发生流土的完整井流砂和半球形井底流砂物理模型。堤基发生渗透变形而形成的集中渗漏通道,将自涌砂口沿垂直堤轴方向发展,并在平面上自涌砂口到河床不断扩大,在深度上不断加深。通道的规模取决于涌砂口的流量大小和水位高低,尤其在较低水位时通道规模将最大。减压井在降低了井附近水头的同时也加大了水力坡降,从而更易发展渗透变形,因此应特别重视减压井的反滤层设计和施工,以使土体保持在原位而不致发生渗透变形。 相似文献
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高速公路扩建工程软基拓宽的沉降监测与分析 总被引：9，自引：0，他引：9
高速公路拓宽建设中新老路基特别是软土路基的固结沉降与力学性质的差异将引起严重的路面开裂,因而控制其差异沉降、防止拼接处路面开裂成为扩建工程软基处理中的技术关键。针对采用薄壁管桩和粉喷桩处理的软基路段,选取具有典型地质条件及较高填方的断面,通过埋设地面沉降板,对拓宽路基及新老路堤结合部进行了为期9个月的沉降动态监测。监测结果表明,拓宽路基的累计沉降及差异沉降均很小,后期沉降速率小于控制标准,为新老路基差异沉降的评价提供了依据;薄壁管桩用于处理埋深大、层厚大的拓宽软基及粉喷桩用于处理埋深浅、层厚较小的拓宽软基具有各自的适用性,拓宽后的新老路基已形成整体性强的复合地基,达到了路基拓宽的理想效果。 相似文献
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深埋砂层作为一种散粒结构体系,其原状力学特性的准确测定是岩土工程中的难点问题,旁压试验是一种理想的深层原位测试方法,但在深度效应上缺乏定量评价标准。为解决旁压试验深度效应问题,采用自主研制的物理模型试验系统,模拟深埋砂层的受力状态,通过施加不同的上覆压力 模拟不同深度下的旁压试验,获得了旁压测试指标旁压模量EM、临塑压力Pf与上覆压力 之间的关系,提出了采用临塑压力Pf确定地基承载力特征值fak的修正方法。试验结果表明：旁压试验确实存在深度效应,随着试验深度的增大,上覆压力 相继增大,但旁压模量EM的变化并不明显,临塑压力Pf与上覆压力 呈线性相关关系。为深埋砂层物理力学性质的确定提供参考和依据。 相似文献