堤防管涌试验研究与分析#倪小东，王媛（河海大学岩土工程科学研究所,岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京210098）51015202530摘要：理论意义上的管涌是指在渗流作用下，土体中的细颗粒在孔隙通道中移动并被带出土体以外的现象，而工程意义上的管涌一般指发生在水工建筑物和地基之间的接触冲刷破坏，为研究堤基内部填充颗粒在多大的水力梯度下发生运移，进而流向出流口，最终引起管涌破坏，对砂槽模型试验装置进行了改进,避免出现接触冲刷破坏，以获得理论上发生管涌的临界水力梯度值，试验中考虑了不同细料含量、填充密度、渗径等条件下的管涌临界水力梯度的变化，试验结果显示比较接近公式计算值。在此前提下，考虑了堤基内部存在渗流通道对管涌临界水头的影响，分析了渗流通道大小及通道离出流口远近对临界水力梯度的影响，获得了比较合理的结论。关键词：管涌；模型试验；临界比降中图分类号：TU443ExperimentalstudyandanalysisonpipingofleveeNIXiaodong,WANGYuan(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforGeomechanicsandEmbankmentEngineering,GeotechnicalResearchInstitute,HohaiUniversity,Nanjing210098)Abstract:Thetheorydefinitionofpipingisthephenomenonthatthefineparticlesofthesoilmoveinporespacepassageandaretakenawayundertheeffectofseepage;inengineering,pipingeffectcommonlymeansthecontactwashoutdestructionbetweenthehydraulicstructureandthegroundwork.Inordertodeterminethehydraulicgradientunderwhichtheinnerparticlesofdikefoundationcanbedraggedtooutletandthepipingappears,Forobtainingthecriticalhydraulicgradientofpipingintheoretically,thedeviceofflumemodeltestisimprovedinordertoavoidthephenomenonofcontacterosionandthecriticalhydraulicgradientofpipingunderdifferentconditionssuchasdifferentcontentoffineparticles,packingdensityandlengthofseepagepathisstudied.Itshowsthattheresultsoftestarealmostcoincidedwiththevaluebyformula.Underthisprecondition,theinfluenceofseepagechannelininnerdikefoundationtocriticalhydraulicgradientofpipingandtheinfluenceofdifferentsizeofdiameterofseepagechannelanddifferentdistancebetweenthechannelandoutlettocriticalhydraulicgradientarestudiedandsomereasonableconclusionsarederived.Keywords:piping;flumemodeltest;criticalgradient350引言管涌是江河大堤在汛期常见险情之一。理论意义上的管涌是指在渗流作用下，主体中的细颗粒在孔隙通道中移动并被带出土体以外的现象，自从，Terzaghi(1922)[1]发表由于渗透破坏引起大坝失稳的经典著作以来，已有很多人通过试验来对管涌进行研究，Terzaghi[1]和40Zyl(1979)[2]等通过室内试验认为粒状土渗透破坏中应特别注意五点，其中第二点提到：土中的不连续处或软弱的突变处容易引起集中渗流从而引起管涌。其一般开始于土中性质突变局部，如细粒、容重较轻的颗粒和裂隙分布的地方。目前针对管涌破坏的试验研究一般采用砂槽模型，国内比较有代表性的是中国水利水电科学研究院的丁留谦[3]和南京水利科学院的毛昶熙[4]的试验研究，其获得的管涌破坏临界水基金项目：教育部博士点基金资助项目（20090094110004）作者简介：倪小东（1981－），男，讲师，主要从事渗透变形方面的研究通信联系人：王媛（1969－），女，教授，主要从事岩土体渗流方面的研究.E-mail:wangyuan@hhu.edu.cn-1-在砂模型制样过程中，首先满足管涌发生的几何条件[6]，以确保在渗透力作用下细料455055606570力梯度一般均小于0.2。对于试验获得的临界水头较低的现象刘杰[5]给出了理由，认为是由于孔口冲刷导致盖板和砂层之间脱开，所以在试验时保持盖板与地基紧密结合，进行了一系列的试验，遗憾的是获得的结果仍然以渗流接触冲刷的形式向上发展，他们模拟的是工程意义上的管涌。为探究砂槽内部发生颗粒运移继而引起管涌破坏时的临界水力梯度，本文通过改进砂槽模型以避免接触冲刷现象。通过特殊的颗粒配比（粗细粒径比大于5倍），创造细颗粒在孔隙空...