大堤管涌形成机理分析及治理方法.doc

大堤管涌形成机理分析及治理方
法
肖四喜!李银平
"岳阳师范学院!湖南岳阳
摘要
本文分析了大堤管涌形成机理及易发地点!并提出了治理措施!对管涌治理有一定参考意义
关键词：流砂、管涌、动水压力、治理
引言：
其方向与水流方向相反
土骨架对水流的阻力"
为单位土体
近几年来!我国洞庭湖和长江一带连续遭受了阻力&(
历史上罕见的洪水灾害!在汛期大堤长期处于超高
水位的浸泡!各种险情不断发生"管涌\大堤内外滑
坡\涡崩等&!如不及时发现妥善处理将会造成溃堤
决口的灭顶之灾!给国家和人民的生命财产带来严
重损失!如$VVV年Y月湖南益阳民主垸因管涌引起倒
垸事故就是一例(本文就汛期险情出现频率较高!危
图
流砂产生原因试验
害较大的管涌现象作一粗浅的分析!并提出一些治
理方法!供参考
大堤管涌产生的机理
流砂现象
实践经验表明!具备下列性质的土在一定动水
%_!粉粒
压力作用下!就可能发生流砂现象

图

大堤产生流砂原理
"$&土的颗粒组成中!粘粒含量小于$
"颗粒为%-%%‘a%-%‘::&含量大于Y‘_
"^&颗粒级配中!土的不均匀系数小于‘
".&土的天然孔隙比大于%-Y‘
"#&土的天然含水量大于.%_
因此!流砂现象常发生在细砂\粉砂及粉土中
流砂产生的原因可通过图$试验说明(由于高水位的
左端"水头为b$&与低水位的右端"水头为b^&之间
存在压力差!水经过长度为c!断面面积为d的土体
由左向右渗透!作用于土体上的力有
作用于土体左端hWh截面处的总水压
力!其方向与水流方向一致"ef
为水的重度&
作用于右端iWi截面处的总水压力!
万方数据
]qqq年第r期
由静力平衡条件得’efb$dkefb^dkjcdl%
化简得
式中b$kb^为水头差与渗透路(c)程长度之比!即为水力
坡度以m表示!式"$&写成jlnef!由于j与水在
土中渗流时对单位土体的压力op
大小相等\方向相
反!所以
收稿日期’$VVVW%XW$
作者简介’肖四喜"$VZ.&!男"汉族&!湖南益阳人!学士讲师
工程勘察stuvtwxyzw{|}y~t!vz"{vzuy!#$%~t&zy"#Y

称为动水压力,其作用方向与水流一致,见图*-当
".’/时)/为土的浸水容重+,土颗粒失去自重,
处于悬浮状态,土的抗剪强度等于零1土颗粒能随渗
流的水一起流动产生流砂现象
管涌产生的机理
当大堤堤身含有细颗粒,且颗粒为均匀松散的
非粘性土层时,在长期高水位浸泡下,其土层变成饱
和土时极容易产生管涌冒砂现象,随着堤外洪水的
上涨,即压(,)力水头
加大)图4+-当3’(56’)式中
’(1’分别为水和土的重度+,即水的渗透作用对堤内
不透水地表土层的顶托力大于地表土的重量时,产
生管涌或管涌群,冒出大量泥砂,且管径不断加大
如不及时处理则造成溃堤决口,后果不堪设想
72堤身8*2透水土层842压力水位线)
为压力水头+
92不透水地表土层)6为不透水层厚度+8:2承压水顶托力
大堤产生管涌机理
大堤管涌易发点
):+化学注浆法即采用粘土固化注浆法,建立地
下防渗帷幕防渗堵漏,或采用先灌大米1黄豆等遇水
如堤外水
渗流加快,动
时,土颗
)C+对距大堤7
土颗粒随渗流
土坑等低洼处,
盖土层的重量,
膨胀的物质灌住缝眼,然后浇灌水泥浆-此法在7AAB
年岳阳抗洪中起到了较好的防治管涌的效果
由以上分析及近几年汛期管涌发生现象表明
管涌主要发生在以下地点
)7+堤边水井-水井一般打入透水层
能渗入透水层,则随着堤外水位上涨
水压力!加大,当大于土的浸水容重’/
粒处于悬浮状态,其抗剪强度等于零
的水一起流动,产生流砂管涌,通过井底喷出
)*+堤边水塘1水沟等低洼处-因这些地方其底
部标高与堤外水位相差较大,地表土)非透水层+较
薄,是薄弱环节,当堤外水位上涨时,由于水的渗透
对地表土顶托力加大,极易产生管涌
)4+堤脚附近)堤脚为砂土+-砂土为透水层,大
堤长期处于高水位浸泡,堤脚砂土变成饱和土,堤内
脚出现微渗,产生内脱坡形成流砂1管涌
)9+离堤脚7<<=*<<
范围处)含有砂土层+-当
砂土层位于堤内地面一定深度时,当大堤长期高水
位浸泡,砂土变为饱和土,当水位不断升高时,由于
万方数据
9B工程勘察HIJKILMNOLPQRNSITKOUPKOJNVWXYSIZONU
渗流作用,则砂土中水的顶托力加大,当大于其上部
薄弱处覆盖土的重量时,则产生管涌或管涌群
):+大堤中修建的涵闸1排水道等处-如果在修
建时,回填土不夯实,也会在江水作用下形成管涌通
道
管涌的治理方法
据以上分析及实践经验表明@出现流砂管涌的
重要条件是动水压力的大小和方向,因此防治流砂
管涌的原则是治水,从式)*+可知主要途径有消除
减少或平衡动水压力)顶托力+,具体措施如下
)7+在