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高速铁路基床细颗粒动力迁移机制与临界水力梯度研究
1
作者 蒋红光 王新宇 +3 位作者 马川义 张宁 刘舜 王川 《振动与冲击》 北大核心 2025年第6期263-271,共9页
水-力共同作用下的高速铁路基床翻浆冒泥病害已逐渐显露,研究基床细颗粒所对应的临界水力梯度可有助于揭示翻浆冒泥的发生机制。为进一步研究高速铁路基床细颗粒动力迁移与临界水力梯度,基于构建的基床翻浆冒泥模型装置,开展了循环荷载... 水-力共同作用下的高速铁路基床翻浆冒泥病害已逐渐显露,研究基床细颗粒所对应的临界水力梯度可有助于揭示翻浆冒泥的发生机制。为进一步研究高速铁路基床细颗粒动力迁移与临界水力梯度,基于构建的基床翻浆冒泥模型装置,开展了循环荷载下基床动水特性及细颗粒迁移试验,分析了水-力耦合作用下基床填料的动态孔隙水压力、水力梯度和浊度的演化规律,提出了基床填料的粒径特征与临界水力梯度的关系。结果表明:动载作用下饱和基床表层表现出超静正-负孔压交替作用,在荷载卸载时产生“负压泵吸”型的向上水力梯度,基床层间则是表现出“正压驱动”和“负压泵吸”联合作用的向上水力梯度;细颗粒在基床表层的分布与水力梯度一致,均呈现出两端高、中间低的“马鞍型”分布特征;对于基床底层,0.075 mm粒径颗粒发生迁移的临界水力梯度为0.052,低于基床层间水力梯度的试验值0.12~0.25,导致细颗粒向基床表层迁移;现行设计规范并不能完全避免动力翻浆冒泥病害,需结合列车动载水平进一步降低基床表层细颗粒含量。 展开更多
关键词 高速铁路基床 超静孔隙水压力 泵吸 浊度 临界水力梯度 模型试验
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基于PFC^(3D)的无黏性土渗流临界水力梯度模拟分析 被引量：5
2
作者 吴凤元 梁力 +1 位作者 樊赟赟 王楠 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期428-432,共5页
为了实现渗流作用下无黏性土临界水力梯度的计算,应用PFC3D中的渗流模型,对渗流实验算例进行了数值计算模拟,计算结果与实验结果基本吻合,说明该模型用来模拟渗流问题是正确和有效的.对不同颗粒摩擦系数下的无黏性颗粒模型进行了渗流破... 为了实现渗流作用下无黏性土临界水力梯度的计算,应用PFC3D中的渗流模型,对渗流实验算例进行了数值计算模拟,计算结果与实验结果基本吻合,说明该模型用来模拟渗流问题是正确和有效的.对不同颗粒摩擦系数下的无黏性颗粒模型进行了渗流破坏的数值模拟.结果表明:无黏性土的渗流临界水力梯度随着颗粒摩擦系数增加而增大;计算结果与使用经验公式计算所得到的结果基本一致,表明了对渗流临界水力梯度模拟计算的正确有效性.而相较经验公式,应用PFC3D进行渗流数值计算适用于更为复杂的工程和地质条件,因而具有更强的适用性,可为复杂条件下的渗透稳定计算提供可靠的参考和依据. 展开更多
关键词 无黏性土 渗流 临界水力梯度 颗粒模型 数值模拟
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多孔混凝土基层层流状态临界水力梯度研究 被引量：4
3
作者 郑木莲 陈拴发 王秉纲 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2008年第4期457-461,共5页
渗透系数是表征多孔混凝土排水性能直接有效的指标,为应用Darcy定律测试多孔混凝土的渗透系数,必须首先给出Darcy定律对多孔混凝土的适用范围.从Darcy试验定律引出渗透系数的概念,分析了渗透系数的物理基础.通过类比管道流和多孔介质中... 渗透系数是表征多孔混凝土排水性能直接有效的指标,为应用Darcy定律测试多孔混凝土的渗透系数,必须首先给出Darcy定律对多孔混凝土的适用范围.从Darcy试验定律引出渗透系数的概念,分析了渗透系数的物理基础.通过类比管道流和多孔介质中的流动,提出Darcy定律对于多孔介质中流动的分类方法.利用自行研制的渗透仪,根据渗流速度与水力梯度的相关关系,得出为满足层流状态,不同级配、不同水泥用量多孔混凝土水力梯度的临界值,并提出常用配合比多孔混凝土的临界水力梯度建议值. 展开更多
关键词 道路工程 多孔混凝土 Darcy定律 渗透系数 渗透仪 临界水力梯度
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土体裂缝注浆防渗的临界水力梯度及其防渗机理 被引量：7
4
作者 葛中华 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1997年第4期571-579,共9页
通过粘性土和非粘性土裂缝注浆试验，指出粘性土裂缝注浆防渗机现是注浆段起防渗作用．而非粘性土裂缝注浆防渗，当裂缝宽度较小（＜７ｃｍ）时，是通过延长非粘性土中水绕途径来起防渗作用；当裂缝宽度较大（＞７ｃｍ）时，是注浆段本... 通过粘性土和非粘性土裂缝注浆试验，指出粘性土裂缝注浆防渗机现是注浆段起防渗作用．而非粘性土裂缝注浆防渗，当裂缝宽度较小（＜７ｃｍ）时，是通过延长非粘性土中水绕途径来起防渗作用；当裂缝宽度较大（＞７ｃｍ）时，是注浆段本身起防渗作用．文中引进了临界水力梯度之概念，当实际注浆水力梯度小于临界水力梯度时，注浆段能有效防渗．由试验求得粘土裂缝注浆的临界水力梯度计算公式为：Ｊｃ＝４ｅ－０．２８６＋０．５１．非粘性土裂缝注浆在裂缝宽度较大（＞７ｃｍ）时也满足上述公式，而裂缝宽度小（７＜ｃｍ）时，则为与非粘性土渗透性有关的某一定值，对试验采用的亚砂土这一定值为１．０６． 展开更多
关键词 粘性土 注浆 临界水力梯度 防渗 土体 裂缝
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基于临界水力梯度的地下水源热泵取水量研究 被引量：2
5
作者 王松庆 张旭 《流体机械》 CSCD 北大核心 2010年第11期72-76,共5页
对不同粒径砂粒组成的两种含水层的临界水力梯度进行了计算,并以临界水力梯度为基础对地下水源热泵临界取水量进行了理论计算和分析。结果表明目前常见实际工程的取水量通常大于临界取水量,易引起颗粒起动。使用填砾井作为取水井有助于... 对不同粒径砂粒组成的两种含水层的临界水力梯度进行了计算,并以临界水力梯度为基础对地下水源热泵临界取水量进行了理论计算和分析。结果表明目前常见实际工程的取水量通常大于临界取水量,易引起颗粒起动。使用填砾井作为取水井有助于满足工程设计取水量,同时有利于减少颗粒起动情况的发生。 展开更多
关键词 临界水力梯度 地下水源热泵 取水量 颗粒起动
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散粒土管涌临界水力梯度的研究 被引量：5
6
作者 王霜 陈建生 +1 位作者 钟启明 周鹏 《水电能源科学》 北大核心 2018年第9期114-117,共4页
针对传统管涌判别方法的局限性问题,通过对渗流场中土体孔隙通道内的可动颗粒进行力的平衡分析,得到管涌发生的临界水力梯度表达式。在进行颗粒受力分析时,根据流体力学中相对运动原理,通过静水中运动物体之间的相互作用力,进而推求出... 针对传统管涌判别方法的局限性问题,通过对渗流场中土体孔隙通道内的可动颗粒进行力的平衡分析,得到管涌发生的临界水力梯度表达式。在进行颗粒受力分析时,根据流体力学中相对运动原理,通过静水中运动物体之间的相互作用力,进而推求出受周围颗粒影响的水流拖曳力大小。该判别方法除了考虑周围颗粒对起动颗粒水流拖曳力的影响,同时还考虑了颗粒半径、孔隙率、土体组成、土颗粒所处的位置及孔隙水流方向等各方面因素的影响,最后比较该方法计算的理论值与既有管涌试验结果,两者吻合度较好。研究成果可为散粒土管涌临界水力梯度的确定提供理论依据。 展开更多
关键词 散粒土 管涌 判别方法 临界水力梯度 水流拖曳力
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基于临界水力梯度接近度的工程管涌危险程度量化研究 被引量：2
7
作者 钱叶琳 苏颖 +3 位作者 张振华 李长春 王磊磊 徐阳 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第11期1492-1500,共9页
工程中管涌发生严重时会导致工程失稳。文章基于土体发生管涌的水力条件,提出临界水力梯度接近度指标,以定量分析土体管涌发生的危险性,进而划分出管涌危险区并提出相应的防治建议。以施工过程中发生2次管涌事故的某船闸基坑为工程实例... 工程中管涌发生严重时会导致工程失稳。文章基于土体发生管涌的水力条件,提出临界水力梯度接近度指标,以定量分析土体管涌发生的危险性,进而划分出管涌危险区并提出相应的防治建议。以施工过程中发生2次管涌事故的某船闸基坑为工程实例,采用FLAC3D软件构建三维数值计算模型,利用FISH语言编程并分析该基坑施工过程中水力梯度以及临界水力梯度接近度分布随管涌产生和基坑防渗加固的演化规律,进而探讨该基坑涌水机制。结果表明:基坑发生管涌时,坑底发生管涌位置土体的水力梯度以及临界水力梯度接近度数值均表明该处发生了管涌,此外临界水力梯度接近度还可以划分出除管涌位置外整个场地内其他管涌危险区域;基于管涌危险区分布提出的防渗加固建议,可以有效降低坑底土体发生管涌的风险。该临界水力梯度接近度的提出为工程中管涌预测以及防治提供了一种新的管涌危险性评价的量化方法。 展开更多
关键词 管涌 水力梯度 临界水力梯度接近度 防渗加固 FLAC3D软件 FISH语言
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基于临界水力梯度和沉降双控制的基坑降水优化模型研究 被引量：5
8
作者 吴绍明 赵燕容 +2 位作者 陈峰 李猛 董小松 《中国煤炭地质》 2021年第6期54-62,共9页
以广州新白云国际机场第二高速公路北段明挖暗埋式隧道K9+298-K9+650段基坑降水工程为例,建立了研究区地下水渗流三维数值模型,基于原设计降水方案的基坑内渗透变形和周围地表沉降的计算结果与实际监测结果基本吻合,基坑内局部发生了渗... 以广州新白云国际机场第二高速公路北段明挖暗埋式隧道K9+298-K9+650段基坑降水工程为例,建立了研究区地下水渗流三维数值模型,基于原设计降水方案的基坑内渗透变形和周围地表沉降的计算结果与实际监测结果基本吻合,基坑内局部发生了渗透变形破坏。为了控制水力梯度以保证基坑内不发生渗透变形,保证基坑周围地表沉降不大于地表沉降报警值,满足基坑降水工程要求和安全,提出了构建基于临界水力梯度和沉降双控制的基坑降水优化模型。基于优化模型对基坑降水方案进行优化,通过计算分析,优化方案不仅控制了渗透变形的发生,而且不会对基坑周围地表造成沉降灾害,表明提出的优化模型的合理性和科学性,对类似工程具有很好的借鉴意义。 展开更多
关键词 临界水力梯度 沉降 基坑降水 优化模型 数值模拟
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管涌型尾粉砂临界水力梯度计算方法探讨 被引量：1
9
作者 陈定安 于沉香 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2016年第1期101-105,110,共6页
尾粉砂的结构构造特点决定了其临界水力梯度大于常规的砂性土,按常规计算公式得到的管涌型尾粉砂的临界水力梯度计算值远小于实测值,因此,常规土的临界水力梯度计算方法并不适用于尾粉砂。通过收集整理尾粉砂的物理与颗粒特征指标,对比... 尾粉砂的结构构造特点决定了其临界水力梯度大于常规的砂性土,按常规计算公式得到的管涌型尾粉砂的临界水力梯度计算值远小于实测值,因此,常规土的临界水力梯度计算方法并不适用于尾粉砂。通过收集整理尾粉砂的物理与颗粒特征指标,对比分析流土型与管涌型尾粉砂的颗粒级配特征,得到尾粉砂产生管涌的颗粒级配条件。在分析尾粉砂颗粒形态特征、颗粒级配特征、孔隙特征与临界水力梯度之间的关系的基础上,用特定的尾粉砂试样测定发生管涌时的临界水力梯度与孔隙率(比)之间的函数关系,进而导出尾粉砂发生管涌的临界水力梯度的计算通式,最后通过室内试验检验按计算通式计算结果的可靠性。相关试验检验表明,该计算通式的计算结果与室内实测结果基本吻合,可用来估算尾粉砂发生管涌的临界水力梯度,估算值略偏于安全。 展开更多
关键词 尾粉砂 管涌 临界水力梯度 颗粒级配 孔隙率
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黄土填方边坡渗透变形的临界水力梯度试验研究
10
作者 刘川 陈海 +1 位作者 潘凯 张强 《甘肃水利水电技术》 2022年第1期28-31,共4页
渗透变形及其相关问题是造成填方边坡发生滑坡、崩塌等灾害的主要原因之一。研究填方边坡的渗透变形发展过程,分析其渗透变形的机理,对于减少高填方边坡工程发生变形、失稳、滑坡等地质灾害现象具有重要的理论和实践意义。以甘肃天水地... 渗透变形及其相关问题是造成填方边坡发生滑坡、崩塌等灾害的主要原因之一。研究填方边坡的渗透变形发展过程,分析其渗透变形的机理,对于减少高填方边坡工程发生变形、失稳、滑坡等地质灾害现象具有重要的理论和实践意义。以甘肃天水地区的马兰黄土做为试验材料,进行不同水力梯度条件下填方边坡的渗透变形物理模拟试验研究。试验通过固定时间段提升水位的方式,获得了填方体内部孔隙水压力随时间的变化情况,并结合边坡的实际变化情况,对孔隙水压力的变化特征及发生渗透变形破坏的临界水力梯度进行了分析。 展开更多
关键词 马兰黄土 物理模拟 渗透变形 临界水力梯度
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无黏性土颗粒起动临界水力梯度的计算模型
11
作者 赵耀威 李达 +1 位作者 高笑娟 焦雷 《人民黄河》 CAS 北大核心 2023年第11期59-64,69,共7页
为了得到颗粒起动流失的临界水力梯度,研究基于变截面孔隙管道的几何边界条件,分别对一般存在状态的可动颗粒和临界存在状态的阻塞颗粒进行起动流失的运动力学分析,考虑两种状态下可能影响颗粒起动的不同因素,建立了预测颗粒起动流失临... 为了得到颗粒起动流失的临界水力梯度,研究基于变截面孔隙管道的几何边界条件,分别对一般存在状态的可动颗粒和临界存在状态的阻塞颗粒进行起动流失的运动力学分析,考虑两种状态下可能影响颗粒起动的不同因素,建立了预测颗粒起动流失临界水力梯度的理论计算模型,并通过已有试验资料验证了模型预测临界水力梯度的有效性。从孔隙管道中颗粒可能存在的实际状态出发,引入相对遮挡度、相对暴露度和应力状态等关键影响因子进行力学分析,探究了渗流方向、相对遮挡度以及相对暴露度等参数对临界水力梯度的影响规律,结果表明建立的计算模型对临界水力梯度预测具有有效性和优越性。 展开更多
关键词 颗粒起动流失 临界水力梯度 渗流方向 相对遮挡度 相对暴露度
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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 被引量：16
12
作者 刘日成 李博 +1 位作者 蒋宇静 蔚立元 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3165-3174,共10页
等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,... 等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,当水力梯度较小时,等效渗透系数保持恒定的常数,流体流动属于达西流动区域,流量与压力具有线性关系,可采用立方定律计算流体流动;当水力梯度较大时,等效渗透系数随着水力梯度的增加而急剧减少,流体流动进入强惯性效应流动区域,流量与压力具有强烈的非线性关系,可采用Forchheimer方程计算流体流动。随着等效水力隙宽的增加,区别线性和非线性流动区域的临界水力梯度呈幂函数关系递减。当水力梯度小于临界水力梯度时,控制方程可选立方定律;当水力梯度大于临界水力梯度时,控制方程可选Forchheimer方程,其参数A和B可根据经验公式计算得到。其研究结果可为临界水力梯度的确定及流体流动控制方程的选取提供借鉴意义。 展开更多
关键词 裂隙网络 透水试验 非线性渗流 纳维-斯托克斯方程 临界水力梯度
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级配特征和水力梯度对堰塞坝材料渗透特性的影响研究 被引量：1
13
作者 康永闯 朱兴华 +2 位作者 刘邦晓 孔静雯 王梦奎 《西北水电》 2023年第4期30-37,共8页
堰塞坝物源及颗粒物质组成十分复杂,从黏土到卵石不等,具有宽级配、堆积松散、以及颗粒组成非均匀等特点,在高水力梯度条件下极易发生渗透破坏。通过对堰塞坝材料进行了不同级配特征和不同水力梯度的渗透试验,探索不同级配特征和不同水... 堰塞坝物源及颗粒物质组成十分复杂,从黏土到卵石不等,具有宽级配、堆积松散、以及颗粒组成非均匀等特点,在高水力梯度条件下极易发生渗透破坏。通过对堰塞坝材料进行了不同级配特征和不同水力梯度的渗透试验,探索不同级配特征和不同水力梯度对堰塞坝材料渗透特性的影响。结果表明:干密度越小,表明细颗粒填充度不高,使得孔隙比增大,材料容易发生渗透破坏;发生渗透破坏的条件之一为粗颗粒与细颗粒含量之和应大于中等颗粒含量;基于可启动颗粒直径小于孔隙通道直径颗粒才可自由输移条件,并结合试验相关数据提出矿渣型堵塞坝材料发生渗透破坏的临界水力梯度计算公式。该研究揭示了堰塞坝材料渗流特性,可为堰塞坝渗透破坏防治提供参考。 展开更多
关键词 堰塞坝 渗透特性 管涌 级配特征 临界水力梯度
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考虑围压影响的间断级配散粒土潜蚀规律试验研究
14
作者 梁越 李越 +4 位作者 许彬 杨牛虎 张斌 潘剑 尹朝恒 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
利用应力动态联动式渗透变形试验系统,选用间断级配散粒土材料开展了潜蚀试验,探索了30、60、90 kPa围压条件下土体潜蚀规律,分析了不同围压下细颗粒流失、体积变化及临界水力梯度的变化特征。试验结果表明:在较小围压下,细颗粒易于流失... 利用应力动态联动式渗透变形试验系统,选用间断级配散粒土材料开展了潜蚀试验,探索了30、60、90 kPa围压条件下土体潜蚀规律,分析了不同围压下细颗粒流失、体积变化及临界水力梯度的变化特征。试验结果表明:在较小围压下,细颗粒易于流失,导致土体孔隙连通性增强,渗流流速显著提高;而较大围压则压缩了土体孔隙,降低了渗透路径通畅性,使得渗透系数明显降低。在低水力梯度时渗流流速与水力梯度呈现非线性变化,但随水力梯度增大逐渐趋向线性,基本符合达西定律;围压增大导致土体潜蚀启动的临界水力梯度提高,二者呈正相关关系。围压对不同阶段细颗粒流失的影响存在差异,但对细颗粒流失总量的影响不显著。较大围压下土体内部颗粒结合更紧密,试样的变形程度更小,而在30 kPa的低围压条件下,试样体积变化曲线呈明显的阶梯式变化。 展开更多
关键词 间断级配散粒土 围压 潜蚀 累计涌砂量 体积变化量 临界水力梯度
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骨架颗粒组成对散粒土管涌规律影响的试验研究 被引量：1
15
作者 梁越 喻金桃 +3 位作者 张强 许彬 张宏杰 龚胜勇 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期63-69,共7页
利用改进的渗透装置试验研究了细颗粒(0.075~1 mm)含量相同时骨架颗粒组成含量不同对散粒土的管涌发生临界条件以及颗粒侵蚀流失规律的影响,结果表明:不同颗粒级配的试样在管涌发生前,水力梯度与渗流速度呈线性关系,基本符合达西定律;... 利用改进的渗透装置试验研究了细颗粒(0.075~1 mm)含量相同时骨架颗粒组成含量不同对散粒土的管涌发生临界条件以及颗粒侵蚀流失规律的影响,结果表明:不同颗粒级配的试样在管涌发生前,水力梯度与渗流速度呈线性关系,基本符合达西定律;骨架颗粒1~2、2~3、3~5 mm 3个粒径段对管涌发展起到了阻碍作用,其中1~2 mm粒径段颗粒对管涌孔隙的堵塞作用强于另外两个粒径段颗粒;对于不同级配的骨架颗粒,其不均匀系数越大,试样的下限临界水力梯度值就越大,细颗粒越不易起动,发生管涌的时间越晚,而不同级配的骨架颗粒对试样的上限临界水力梯度影响较小。 展开更多
关键词 散粒土 管涌 颗粒级配 临界水力梯度 累积涌砂量
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间断级配散粒土侵蚀过程及强度演变机理研究 被引量：1
16
作者 梁越 龚胜勇 +3 位作者 杨咏梅 许彬 张斌 喻金桃 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期632-639,共8页
旨在探究相同应力条件下不同密实度间断级配散粒土管涌侵蚀机理及其侵蚀后强度变化特性,制备干密度为1.80,1.84,1.88 g/cm^(3)的3种土体试样,通过管涌三轴试验深入地探讨了干密度对其破坏临界水力梯度、累计涌砂量、体积变化量及侵蚀后... 旨在探究相同应力条件下不同密实度间断级配散粒土管涌侵蚀机理及其侵蚀后强度变化特性,制备干密度为1.80,1.84,1.88 g/cm^(3)的3种土体试样,通过管涌三轴试验深入地探讨了干密度对其破坏临界水力梯度、累计涌砂量、体积变化量及侵蚀后强度变化的影响规律。研究表明:试样破坏临界水力梯度随其干密度增大而增大,且利用Terzaghi公式(F1)、毛昶熙公式(F2)及水利水电科学研究院公式(F3)对其渗流临界水力梯度进行分析,发现在该应力环境下各公式计算结果与试验结果均较接近(优劣度为F2>F3>F1)。试样累计涌砂量与体积变化量均与其干密度呈负相关性变化趋势,其涌砂速率随管涌侵蚀不断发展而逐渐衰减;土的强度受干密度与侵蚀率二者影响,表现为侵蚀后土体强度折减程度随侵蚀进行而逐渐增加,随干密度增大而减小。 展开更多
关键词 间断级配散粒土 干密度 管涌三轴试验 破坏临界水力梯度 抗剪强度
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基于物质点-特征有限元耦合方法的向后侵蚀管涌模拟 被引量：2
17
作者 王兆南 王刚 金伟 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1318-1324,共7页
向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式,多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度,使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走,一旦侵蚀土体的上层存在不透水的黏土层时,便会... 向后侵蚀管涌是汛期堤坝中一种常见的渗透破坏形式,多发生在下游存在无保护出水口的二元结构堤基中。由于土体渗流在出水口处存在较高的水力梯度,使得固、液界面附近的土体极易被侵蚀带走,一旦侵蚀土体的上层存在不透水的黏土层时,便会形成不断向上游迎水侧发展的管涌通道,最终导致堤坝出现失稳破坏。基于向后侵蚀管涌的发展过程,采用局部水力梯度作为管涌发展的判别准则,结合饱和孔隙介质的耦合物质点-特征有限元法,发展了一个能够模拟向后侵蚀管涌的新方法。新方法将求解域内的物质点分为3种粒子类型,对满足管涌触发条件的粒子进行删除,以此表示被侵蚀带走的土颗粒。由于算法中的流体部分采用了广义的Navier-Stokes方程进行描述,因此新方法能够同时计算孔隙水渗流和管道流体的自由流动。通过对小尺度模型试验的计算,验证了新方法在向后侵蚀管涌问题中的适用性。 展开更多
关键词 向后侵蚀管涌 耦合物质点-特征有限元法 临界水力梯度
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列车荷载作用下铁路路基填料渗透破坏机制
18
作者 李永威 徐林荣 +1 位作者 傅金阳 商拥辉 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期299-308,共10页
动载-渗流作用使铁路路基填料颗粒迁移,导致翻浆冒泥、沉陷或溜塌等工程问题频发。但目前鲜有关于动载作用下路基填料渗透特性及其劣化机制的研究,难以掌握复杂孕灾环境下路基结构服役性能演化特征。因此,通过自主研发设备开展路基填料... 动载-渗流作用使铁路路基填料颗粒迁移,导致翻浆冒泥、沉陷或溜塌等工程问题频发。但目前鲜有关于动载作用下路基填料渗透特性及其劣化机制的研究,难以掌握复杂孕灾环境下路基结构服役性能演化特征。因此,通过自主研发设备开展路基填料渗流特征与渗透稳定性试验研究,揭示动载-渗流作用下路基填料劣化机制。研究表明:(1)振动荷载使土体的孔隙水压力、水力梯度呈振荡变化,使其处于不稳定渗流状态,加剧细颗粒迁移的可能。(2)存在使路基填料细颗粒迁移和渗透破坏的临界水力梯度J_(cr)和J_(F),级配碎石和砾砂土填料的J_(cr)分别为1.30、1.23,J_(F)分别为6.88、2.71。(3)动载-渗流作用下填料渗透破坏发展过程可分为稳定渗流、优势流发展、渗流破坏3个阶段,流速-水力梯度关系仅在水头较低的稳定渗流阶段符合达西定律。(4)基于试验结果对路基结构性能演化过程进行分析,总结了列车循环荷载下铁路水害致灾机制及可能发生的水害类型。该研究成果为铁路防灾措施科学设计以及养维提供理论支撑,具有重要的工程意义。 展开更多
关键词 振动荷载 试验研究 渗流特性 临界水力梯度 渗流破坏机制
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堤防管涌启动与发展机理研究进展 被引量：1
19
作者 廖志浩 陈豪 +1 位作者 朱少坤 李茂 《人民珠江》 2024年第3期146-156,共11页
管涌是造成堤防溃决的主要原因之一,研究管涌启动与发展机理对堤防工程的除险加固和水灾预防有着深远意义。通过回顾国内外堤防管涌的相关研究,从几何和水力2个方面概括了管涌的启动条件,论述了土体颗粒级配、土层结构、密实度、渗径、... 管涌是造成堤防溃决的主要原因之一,研究管涌启动与发展机理对堤防工程的除险加固和水灾预防有着深远意义。通过回顾国内外堤防管涌的相关研究,从几何和水力2个方面概括了管涌的启动条件,论述了土体颗粒级配、土层结构、密实度、渗径、防渗墙、水头变化、水流流态、渗流方向等因素对堤防管涌的影响规律,总结了描述管涌发生发展过程的毛管模型、渗流-管流耦合模型、渗流概化模型、三相耦合模型、瞬态管涌模型、局部侵蚀模型、固液耦合模型。在现阶段研究基础上,讨论了管涌数学模型的局限性,揭示了管涌影响因素研究的不足,并对管涌启动与发展机理未来的科研工作提出了展望。 展开更多
关键词 堤防 管涌机理 渗透破坏 数学模型 临界水力梯度
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土层结构对管涌发展影响的试验研究 被引量：14
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作者 王霜 陈建生 +2 位作者 黄德文 何文政 何海清 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2334-2341,共8页
不同的土层结构对管涌的发生发展有着很大影响,对3种典型的土层结构进行了管涌发展的砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展的机理和过程。试验结果表明,双层堤基的砂砾石表面夹一层很薄的无黏性粉细砂时,管涌破坏前出水口的流量很小... 不同的土层结构对管涌的发生发展有着很大影响,对3种典型的土层结构进行了管涌发展的砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展的机理和过程。试验结果表明,双层堤基的砂砾石表面夹一层很薄的无黏性粉细砂时,管涌破坏前出水口的流量很小,临界水力梯度也较小,管涌破坏发生后通道发展速度很快,较短的时间内就会贯通,管涌破坏的机理与双层堤基不同;而在砂砾石层一定深度内夹有一层粉细砂将使堤基管涌破坏的临界水力梯度大大提高,然而一旦管涌破坏发生后涌砂量和侵蚀速率将很大,形成的通道深度较大,若不及时采取有效措施,当通道规模发展到一定程度后,通道上部会发生塌落而使堤坝产生溃口,进而使堤坝溃决。 展开更多
关键词 土层结构 管涌 模型试验 临界水力梯度 侵蚀速率
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