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1、.第一张图渗透变形的工程地质分析班级：2012级水利水电建筑工程4班姓名:鹏学号：2011011120指导教师：普济范文..1、渗透变形的工程地质分析渗透变形：岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。渗透水流作用于岩土上的力称为渗透水压或动水压力，只要有渗流存在就存在这种压力，当此力达到一定大小时，岩土中的某颗粒就会被渗透水流携带和搬运，从而引起沿岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。在土堤、土坝、闸坝地基
2、和基坑边坡中均可能发生，严重时将导致工程的失事。渗透变形的形式一般有管涌与流土、接触冲刷和接触流土等。渗透变形以及与渗透有关的问题是造成堤防在洪水期间险情的主要原因。研究堤基的渗透变形发展过程对于合理的评价堤防的安全性、预测渗透破坏的发生形式以及具体位置、对堤防抢险加固进行科学的指导等,都具有重要的理论和实践意义。堤基渗透变形过程实际上是“土中水”问题转变为“水中土”问题的过程。在渗透变形发生的“集中渗流通道”区域,已经不再满足土力学达西定律,转而满足流体力学方程。本文在模型试验研究的基础上,提出了一套基于渗流-管流耦合
3、的渗透变形发展理论体系,并用无单元计算方法实现了基于上述理论体系的渗透变形过程数值模拟。主要的研究工作和创新性成果包括以下四个方面:1.通过模型试验研究堤基渗透变形发展的规律、机理。采用彩色砂示踪等新方法研究粘土层下砂土的运动情况;在探索悬挂式防渗墙对于抑制堤基渗透变形的作用机理的同时,讨论了防渗墙的不同位置对于其作用效果的影响。2.以模型试验成果为基础,研究堤基渗透变形的在影响因素。将水力学以及泥沙动力学相关理论引入渗透变形发展过程分析,建立和完善了堤基渗透变形发展理论及判断体系。3.根据上述理论体系,首次提出了渗流与
4、管流耦合的无单元实现方法。利用无单元法的积分网格和节点相互独立的优点,实现了计算过程中渗流域与管流域之间边界的自动实时移动;利用无单元节点删减、移动自由的特点,实现了计算过程中计算节点的局部加密。综合上述三方面的研究成果,编制了适合堤基渗透变形过程模拟的无单元法计算程序,并针对文中的大比例模型试验进行了数值验证。范文..最后选择一个长江堤防的典型断面进行渗透变形过程的数值模拟。从数值分析的角度解释了一些在渗透变形过程中常见的现象,并评价了悬挂式防渗墙对于控制渗透变形的作用效果。实际计算结果表明本文提出的渗透变形理论体系是
5、可行和有效的。水在土中的渗流不仅对于某一接触面作用有浮力,而且土粒本身也受到孔隙水流拖曳力用渗流对于土体作用的孔隙水压力可以分为两种:¹静水压力,即由粒间孔隙中的水所传递的压力,它与土粒间的接触情况无关,对土体骨架的结构形式以及对土的剪应力等力学性质不产生影响;º动水压力,当饱和土体有水头差时,水体就通过土粒间的孔隙流动,沿渗流方向给土粒以拖曳力,使土粒有前移的趋势。静水压力和动水压力关系着土体的渗透稳定性。虽然静水压力所产生的浮力不直接破坏土体,但它减小了土体的有效重量,降低了土体抵抗破坏的能力。因而,静水压力是一个消
6、极的破坏力,而动水压力所产生的渗透力则是一个积极的破坏力,它影响着渗透变形的破坏程度。用下,表层某一围的土颗粒或颗粒群体同时发生移动的现象。管涌是指土体在渗透力作用下,土体中的细颗粒通过在渗透力作用下,土体常产生流土和管涌两种渗透变形。所谓流土是指土体在渗透力作粗颗粒的孔隙被水流冲走的现象。只要堤防的临水侧和背水侧存在水头差，堤防就有渗流产生。随着汛期水位的升高，堤身的浸润线逐步形成并不断抬高，堤基和堤身的渗透比降也逐渐增大。当渗流产生的实际渗透比降J大于土的临界渗透比降JC时，土体将产生渗透破坏。堤防的在隐患会加速渗透
7、破坏的发生和发展。一、渗透破坏的土力学分类和判别渗透破坏也称渗透变形。由于渗流条件和土体条件的不同，渗透破坏的机理、发展过程及后果也不一样。从渗透破坏发生的机理角度，可以将渗透破坏分为四种类型：1.流土范文..在渗透力作用下，土体中的颗粒群同时起动而流失的现象称为流土。这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发生流土破坏的外观表现为：土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现是：泉眼（群）、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。2.管涌在渗透力的作用下，土体中的细颗粒（填料颗粒）沿着土体骨架颗粒间的
8、孔道移动或被带出土体，这种现象叫管涌。它通常发生在砂砾石地层中。3.接触冲刷渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。如穿堤建筑物与堤身的结合面和裂缝的渗透破坏等。4.接触流土渗流垂直于两种不同介质的接触面运动，并把一层土的颗粒带入另一土层的现象称为接触流土。这种现象一般发生在颗粒粗细相差较大的
