散粒土细颗粒水力迁移机理研究

摘要

渗透破坏问题是堤防、土石坝等涉水工程面临的重要问题。土石坝的作用是拦水蓄库,随着库水位抬高,将会在坝体与地基土体之间形成水压差,有产生渗流破坏的可能,故设计土石坝时,既要满足稳定要求,又要采取措施,防止产生渗透破坏,满足渗透稳定的要求,保证土石坝的安全运行。
　　而反滤层是防止渗透破坏最有效的措施,在渗流出口处设置反滤层,起到滤土和减压的作用,从而达到渗透稳定的目的。在自然界中,土的类型繁多,性能差异很大,如何使设置的反滤层既经济,又能体现被保护土特征,保证渗透稳定性,采用妥善的滤层准则至关重要,否则就会造成反滤层功能的整体失效。论文依托国家自然科学基金青年基金项目“基于随机方法的散粒多孔介质相变机理及管涌相变-渗流-应力耦合模型”(51409029),通过室内渗透试验研究了基料-滤层系统散粒土细颗粒渗透破坏的发生发展过程。基于试验数据,探讨了层间系数、颗粒级配、水力条件、层厚比等因素对散粒土细颗粒水力迁移的影响。主要的研究内容与成果如下:
　　(1)以太沙基滤层准则为理论基础,利用自行研制的大型渗透仪,研究梯度水流下基料和滤料颗粒组成对被保护土颗粒水力运移的影响。重点研究了被保护土发生运移和冲出滤层造成颗粒流失的临界水力梯度,以及试验过程中流速和渗透系数的变化,探究了基料-滤层系统过滤被保护土作用有效性的影响因素。
　　(2)探究水头差按不同幅度的均匀变化,以及几种特定幅度的循环变化两种水力条件对被保护土运移规律的影响。研究不同水力条件对被保护土颗粒水力运移以及临界条件的影响,揭示了水力梯度变化对滤层有效性的影响。
　　(3)分别以失效的、有效的基料-滤层系统为基础,对比各种滤层厚度的基料-滤层系统的临界水力梯度和破坏水力梯度,观察渗流过程中被保护土的状态变化,来研究层厚比对两种系统的被保护土颗粒水力运移的影响,揭示了层厚比与滤层滤土作用有效性的关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 细颗粒土水力迁移国内外研究现状

1．2．1 细颗粒土水力迁移机理室内试验模拟研究现状

1．2．2 细颗粒土水力迁移机理数值模拟研究现状

1．3 滤层的研究发展

1．4 存在的问题

1．5 本文研究工作及创新点

1．5．1 本文研究内容及结构

1．5．2 本文的创新点

第二章 基料-滤层细颗粒水力迁移规律试验系统与方法

2．1 概述

2．2 试验目的

2．3 试验仪器

2．3．1 装样系统

2．3．2 梯度水流控制系统

2．3．3 水循环系统

2．3．4 数据采集系统

2．3．5 仪器改造

2．4 试样制备及安装

2．5 试验步骤

2．6 本章小结

第三章 颗粒组成影响滤层系统细颗粒迁移规律试验研究

3．1 概述

3．2 试验材料及制备

3．3 试验目的

3．4．1 A组试验现象

3．4．2 A组试验结果对比分析

3．4．3 B组试验现象

3．4．4 B组试验结果对比分析

3．5 本章小结

第四章 水力条件影响滤层系统细颗粒迁移规律试验研究

4．1 概述

4．2 试验目的及方法

4．3．1 C组试验现象

4．3．2 C组试验结果对比分析

4．3．3 D组试验现象

4．3．4 D组试验结果对比分析

4．3．5 C、D组试验结果对比分析

4．4 本章小结

5．1 概述

5．2 试验目的

5．3．1 E组试验现象

5．3．2 E组试验结果对比分析

5．3．3 F组试验现象

5．3．4 F组试验结果对比分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文的主要研究工作及结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果