接触冲刷研究进展

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1、接触冲刷研究进展常利营，陈群(四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，成都610065)摘要：基于国内外接触冲刷的研究成果，分析了渗流接触冲刷的发生机理，比较了在无粘性土层、砂砾石层与粘土层接触面上发生接触冲刷的不同机理，总结了不同土层间接触冲刷的研究进展，并提出这一领域待研究的关键问题。关键词：岩土工程；接触冲刷；渗透破坏；渗透变形：接触面中图分类号：TV16AreviewofresearchoncontactscouringChangLiying,ChenQun(StateKeyLaboratoryofHydraulicsandMountainRiv

2、erEngineering,CollegeofHydraulicandHydroelectricEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065)Abstract:Anextensivereviewofresearchoncontactscouringispresentedinthispaper.Themechanismofseepagecontactscouringisanalyzed・Thediffereneeofcontactscouringoccurredattheinterfaceofcohesionlesssoilsandt

3、heinterfacebetweengravelandclayiscompared・Studiesoncontactscouringoccurredindifferentsoilsarediscussedandsummarized.Thekeypointsrequiredforfurtherresearchinthisfieldareproposed・Keywords:geotechnicalengineering;contactsouring;seepagefailure;seepagedeformation;interface0引言一般来说，地表水流的冲刷破坏比较容易发

4、现和挽救。而地下水的渗流冲刷不易观察和发现，常被忽视，一旦出现问题，会迅速导致工程的破坏，难以补救。例如，1976年美国高约93m的Teton坝在初次蓄水时发生溃坝事故，其原因是防渗心墙开裂造成管涌的发生，但管涌发牛开始于心墙和基岩接触面的接他冲刷[i-3k1990年，山东省弥河支流石河上游嵩山水库土坝下游砌石坡面缝屮出现渗漏，之后出现坍塌和大面积渗漏，经过开挖调查发现主坝心墙在胶结卵石层接触面发生接触冲刷是引起破坏的主要原因l4jo1993年，青海省沟后混凝土面板堆石坝发生溃坝事故，导致300多人死亡，其溃坝原因是面板顶端与挡水墙底板连接的水平缝橡胶止水埋设质量低劣，严重

5、漏水，挡水墙底板与砂砾石间产牛接他冲刷及坝体砂卵石产生管涌，最终挡水墙沉陷倾倒断裂，库水漫顶⑸。从国内外统计分析来看，由于渗透破坏发牛事故或失事的土石坝占总数的30%〜40%[6],而接触冲刷破坏占有很大的比例。因此，接触冲刷问题越来越引起工程师和学者们的重视。上下两层间的颗粒直径悬殊越大就越容易发牛接触冲刷⑺。在实际水利工程中水流沿着两种介质面流动，例如坝体与坝基、心墙与基岩等，特别是砂砾石与粘性土的接触面，最容易发生接触冲刷破坏⑻。根据形成接触面的两种介质刚度的差异度，可以将土体接触面归纳为两种类型，一种是土体与刚性介质的接触，包括土体与基岩、防渗墙、桩孔护壁、涵管以及

6、闸底板之间的接触；另一种是不同土体之间的接触，包括无粘性土层间、砂砾石层与粘土层、心墙与反滤、粘土与粉土⑼之间的接触。在前一种接触面上发生的接触冲刷破坏，国内基金项目：教育部博士点基金(博导类)(No.20100181110076)作者简介：常利营(1986・)，女，博士研究生，主要从事土体渗流和渗透破坏特性研究通信联系人：陈群(1972-),女，教授，主要从事土体渗流■^菲饱和土特性研%.E-mail:chenqun@scu.edu.cn外学者都已经做了大量的研究工作，本文主要总结了在后一种接触面上有关接触冲刷的研究进展。1接触冲刷发生机理渗透变形的形式及其发展过程与地质

7、条件、土粒级配、水力条件、防排水措施等因素有关，通常可分为四种类型［io］：管涌、流土、接触冲刷和接触流土。接触冲刷是指流体沿着两种不同介质的接触面流动时，把其屮颗粒层的细颗粒带走的现彖。土体的接触面往往是较薄弱的位置，也是渗透破坏最易发生Z处［小。一般情况下，发生管涌的临界渗透坡降小于流土的临界渗透坡降，接触冲刷的临界渗透坡降小于管涌的临界渗透坡降，接触流土的临界渗透坡降大于接触冲刷的临界渗透坡降［⑺。在单一性状的土层中，一般发牛管涌或流土破坏，在多层土中一般发牛接触冲刷或接触流土破坏fl3-14］o接触冲刷的本