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基于遗传算法与神经网络的逆向侵蚀管涌通道表征方法
1
作者 梁越 饶育锋 +5 位作者 赵卓越 许彬 杨晓霞 夏日风 邓惠丹 RASHID Hafiz Aqib 《岩土力学》 北大核心 2026年第1期323-336,共14页
堤防是应用最广泛且有效的防洪工程措施之一。然而,由于堤防老化、加固措施不力以及复杂的地质条件,在汛期常发生管涌等险情,导致重大且往往难以修复的损失。以双层堤基逆向侵蚀管涌(backward erosion piping,简称BEP)为研究对象,开展... 堤防是应用最广泛且有效的防洪工程措施之一。然而,由于堤防老化、加固措施不力以及复杂的地质条件,在汛期常发生管涌等险情,导致重大且往往难以修复的损失。以双层堤基逆向侵蚀管涌(backward erosion piping,简称BEP)为研究对象,开展遗传算法(genetic algorithm,简称GA)优化的反向传播(back propagation,简称BP)神经网洛对逆向侵蚀管涌通道进行刻画研究。主要研究工作及成果包括:(1)通过非均质含水层中BEP的数值模拟构建训练数据集,并利用室内沙槽管涌试验验证了该数据集的可靠性;(2)从BEP室内试验的Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ组数据中提取水头H和渗透系数K数据,进行数据集扩充,并优化GA-BP模型以表征I组试验结果,结果表明优化后的模型能更准确地刻画K≤1.0 cm/s的区域;(3)利用优化后的GA-BP模型表征BEP通道的发展过程。结果表明,该模型能准确捕捉总体发展趋势,但在表征通道位置和尺寸方面与实际条件仍存在微小偏差。综上所述,研究为表征BEP提供了有效工具,并证明了GA-BP网络模型在该领域的实际应用潜力。 展开更多
关键词 逆向侵蚀管涌 管涌通道 BP神经网络 遗传算法 渗透系数
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强降雨条件下堤防渗流-管涌智能预警系统的物联网传感器优化布置研究
2
作者 彭代阳帆 《水利技术监督》 2026年第1期53-55,65,共4页
为解决强降雨条件下堤防传感器布置效率低下问题,通过建立非饱和渗流-管涌耦合模型,融合多目标优化理论与NSGA-Ⅱ算法,构建以监测覆盖率、可靠性和经济性为目标的传感器布置模型。实例表明优化方案使预警响应时间缩短35min,较传统方案提... 为解决强降雨条件下堤防传感器布置效率低下问题,通过建立非饱和渗流-管涌耦合模型,融合多目标优化理论与NSGA-Ⅱ算法,构建以监测覆盖率、可靠性和经济性为目标的传感器布置模型。实例表明优化方案使预警响应时间缩短35min,较传统方案提升37%,监测覆盖率提高至92.3%,误报率降至2.9%。为堤防智能监测提供新方法,显著提升强降雨条件下的灾害预警效能。 展开更多
关键词 强降雨 堤防工程 渗流-管涌 物联网 传感器布置 多目标优化
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土石坝管涌演化进程中的多场信息融合及状态判识方法
3
作者 汪魁 谭雯 +2 位作者 张胜杰 刘潘 赵明阶 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第12期23-29,共7页
管涌是土石坝典型的渗透破坏形式,其演化过程伴随着土石堤坝内部物理场信息的变化。研究揭示土石坝内部物理场信息变化与管涌演化的关系,对管涌状态判识具有重要意义。首先基于土石坝运行中的多物理场信息,构建管涌演化多场信息融合分... 管涌是土石坝典型的渗透破坏形式,其演化过程伴随着土石堤坝内部物理场信息的变化。研究揭示土石坝内部物理场信息变化与管涌演化的关系,对管涌状态判识具有重要意义。首先基于土石坝运行中的多物理场信息,构建管涌演化多场信息融合分析实施框架;在此基础上,结合土石堤坝管涌演化进程中的渗压-温度-电位-流速场信息,通过归一化和数据降维,利用矩阵分解融合方法和主成分分析理论,对多场拟合函数进行融合分析,建立具有关联性的量化表征函数,分析渗压-温度-电位-流速场之间的逻辑共生关系;最后进一步通过分析管涌演化不同阶段的特征,利用综合函数曲线极值点和驻点,将归一化后的土石坝管涌演化时间划分为(0,0.481)、(0.481,0.663)、(0.663,1)3个阶段,分别对应管涌演化发展的初始期、拓展期和临界期。论文提出的土石坝管涌演化进程的多场信息融合及状态判识方法,可为土石坝渗流安全监测及预警提供参考。 展开更多
关键词 土石坝 管涌 多场信息 状态判识
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土石坝管涌演化进程中渗流-温度场模拟分析
4
作者 汪魁 谭雯 +2 位作者 张胜杰 刘潘 赵明阶 《水力发电》 2025年第8期38-43,59,共7页
管涌作为一种土石坝典型破坏形式,其演化过程中与渗流、温度息息相关。基于饱和-非饱和稳定渗流理论、VG模型及Lu模型,构建了土石坝管涌演化的数值模拟框架并与现有管涌演化模型对比并验证可行性。在此基础上,模拟了管涌演化过程中的渗... 管涌作为一种土石坝典型破坏形式,其演化过程中与渗流、温度息息相关。基于饱和-非饱和稳定渗流理论、VG模型及Lu模型,构建了土石坝管涌演化的数值模拟框架并与现有管涌演化模型对比并验证可行性。在此基础上,模拟了管涌演化过程中的渗压分布与饱和度变化,揭示了渗流场的演化特征。此外,温度场模拟表明,温度变化与管涌通道长度演化趋势相似,呈先缓慢增加后加速上升,最终在管涌通道贯通时发生突变。研究成果揭示了渗流场和温度场在土石坝管涌演化中的耦合效应,为管涌灾害的监测与预警提供了科学依据。 展开更多
关键词 土石坝 管涌 渗流场 温度场 模拟分析
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应力状态对散粒土管涌侵蚀过程及强度影响研究
5
作者 赵振 刘毅 +1 位作者 汪生斌 张斌 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第S2期669-675,682,共8页
管涌险情是堤防汛期的主要险情之一,开展管涌侵蚀过程及强度演变的研究具有重要意义。利用改进的管涌侵蚀试验装置,探究了在相同土样条件下不同围压应力(25 kPa、35 kPa、45 kPa)对散粒土管涌侵蚀水力特性、土体颗粒流失以及侵蚀后土体... 管涌险情是堤防汛期的主要险情之一,开展管涌侵蚀过程及强度演变的研究具有重要意义。利用改进的管涌侵蚀试验装置,探究了在相同土样条件下不同围压应力(25 kPa、35 kPa、45 kPa)对散粒土管涌侵蚀水力特性、土体颗粒流失以及侵蚀后土体强度变化的影响规律。结果表明:(1)不同应力条件下,散粒土发生管涌侵蚀破坏的临界水力梯度随应力的增大而增大,渗流流速表现出了相反的发展趋势,随应力的增大而减小且曲线斜率也随应力的增大逐渐减小;(2)散粒土发生管涌侵蚀破坏的累计涌砂量和体积变化量均与土体所受应力呈负相关关系;(3)土体强度受侵蚀率的影响,随着侵蚀速率的加剧,土体强度呈下降趋势,不同应力条件下土体强度的下降趋势是大致相同且相差较小,对比说明改变外部的应力状态对土体强度的影响较小。 展开更多
关键词 散粒土 应力状态 管涌侵蚀 临界水力梯度 抗剪强度
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岩溶区深水锁扣钢管桩下口管涌堵漏及加固施工技术 被引量：2
6
作者 吴小雨 《四川建筑》 2025年第1期166-168,共3页
昌景黄铁路洋墩洲昌江特大桥107^(#)墩处于昌江中,承台均全埋置岩层中,汛期水深达18 m,基坑开挖深度达25 m,采用钢管桩围堰。由于此墩位为深水、岩溶桩基础,围堰施工前未对所在区域进行地质复查,造成后续出现因浅表性溶洞引发的贯通性... 昌景黄铁路洋墩洲昌江特大桥107^(#)墩处于昌江中,承台均全埋置岩层中,汛期水深达18 m,基坑开挖深度达25 m,采用钢管桩围堰。由于此墩位为深水、岩溶桩基础,围堰施工前未对所在区域进行地质复查,造成后续出现因浅表性溶洞引发的贯通性围堰透水事件。导致昌江水快速涌入围堰之中。本文结合昌景黄铁路洋墩洲昌江特大桥107^(#)墩锁扣钢管桩桩底管涌问题,开展“封底混凝土加固+帷幕注浆堵漏”的综合治理方法的研究与应用,可为类似工程的应用提供有益的参考。 展开更多
关键词 锁扣钢管桩 管涌 封底混凝土 帷幕注浆
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京杭运河淮阴二号船闸闸室管涌危害的处理 被引量：1
7
作者 张殿余 张敏 《中国水运》 2025年第13期37-41,共5页
京杭运河淮阴二号船闸持续了三十多年的管涌危害险情,在经过多方面多层次多方案深入地咨询与论证,经过多方精心施工、精心管理,得到了彻底地整治处理。老的淮阴二号闸闸室的管涌危害已严重影响到闸墙结构安全,影响到大修理的实施,影响... 京杭运河淮阴二号船闸持续了三十多年的管涌危害险情,在经过多方面多层次多方案深入地咨询与论证,经过多方精心施工、精心管理,得到了彻底地整治处理。老的淮阴二号闸闸室的管涌危害已严重影响到闸墙结构安全,影响到大修理的实施,影响到船闸的运行与健康,该船闸存在因不能很好地大修理而失去健康并最终被废弃的可能。现实中,如这种大范围、多通道管涌、持续多年困扰整个已运营建构筑物安全的情况并不多见。该船闸管涌危害彻底解决的工程案例,也为类似土质中的类似地基问题的处理提供了一定的借鉴与参考。 展开更多
关键词 淮阴二号船闸 管涌 防渗 地连墙 工程
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天然电场选频法探测堤坝管涌隐患试验
8
作者 周佳奇 杨天春 +3 位作者 杨追 胡峰铭 陈波 陈钰轩 《矿业工程研究》 2025年第3期66-71,共6页
天然电场选频法是以大地天然电磁场作为工作场源的一种物探方法.为验证该方法探测堤坝管涌隐患的有效性,采用三频(170,67,25 Hz)装置在已知渗漏点开展试验测试,布置L1,L2测线,并进一步对L2测线异常区段进行两极剖面观测和分析解译.在忽... 天然电场选频法是以大地天然电磁场作为工作场源的一种物探方法.为验证该方法探测堤坝管涌隐患的有效性,采用三频(170,67,25 Hz)装置在已知渗漏点开展试验测试,布置L1,L2测线,并进一步对L2测线异常区段进行两极剖面观测和分析解译.在忽略日变影响的情况下,试验结果表明:L1测线的地下存在输电设施的严重干扰,使探测结果产生了严重畸变;L2测线上的低电位异常与已知的堤坝管涌渗漏点对应,说明采用天然电场选频法来探测堤坝管涌渗漏是一种行之有效的方法. 展开更多
关键词 物探 堤坝管涌 选频法 电磁场
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高密度电法在城市地下管涌调查中的应用 被引量：1
9
作者 张召彬 宋鹏波 +3 位作者 韩文永 赵海超 李汇丽 王昆 《土工基础》 2025年第1期131-133,149,共4页
通过地质-地球物理特征分析、地球物理正演数值模拟分析和实际电性结构分析,得到城市地下“管涌”的电性结构特征是电阻率梯级带聚变区域,低阻区域推断为充填水“管涌”通道,高阻区推断为干燥或未充填水“管涌”通道;电阻率梯级带缓变区... 通过地质-地球物理特征分析、地球物理正演数值模拟分析和实际电性结构分析,得到城市地下“管涌”的电性结构特征是电阻率梯级带聚变区域,低阻区域推断为充填水“管涌”通道,高阻区推断为干燥或未充填水“管涌”通道;电阻率梯级带缓变区域,低阻区和高阻区推断为潜在的“管涌”通道。由于地球物理成果的反演计算具有多解性,建议结合地质资料进行综合解析。运用高密度电法调查城市地下“管涌”空间分布规律,可提前解决存在的安全隐患问题,对城市地下空间的开发、治理、综合利用具有很大的指导意义。 展开更多
关键词 高密度电法 管涌 城市地下空间
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悬挂式防渗墙控制管涌发展的理论分析 被引量：37
10
作者 毛昶熙 段祥宝 +1 位作者 蔡金傍 羽海英 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第2期174-178,共5页
根据渗流理论,导出了大堤采用悬挂式防渗墙时渗流场的水头和坡降分布、管涌突发时的局部涌砂范围以及继续向上游冲蚀发展的距离等计算公式,其中渗流场的计算公式还用三维有限元计算作了验证,并与试验进行了对比。
关键词 堤防 管涌 悬挂式墙 涌砂范围 管涌冲蚀 有限元法
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砂砾土各级颗粒的管涌临界坡降研究 被引量：45
11
作者 毛昶熙 段祥宝 吴良骥 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3705-3709,共5页
基于渗透力概念在管涌问题研究中的具体应用,按照渗透力与土颗粒浮重间的极限平衡推导出能计算管涌土的砂砾土料各级大小土颗粒的管涌临界坡降公式,并经过国内外大量管涌试验资料的验证是合理可信的。
关键词 渗透力 管涌 各级颗粒 临界坡降 砂砾土 管涌土 颗分曲线
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堤防管涌产生集中渗漏通道机理与探测方法研究 被引量：74
12
作者 陈建生 李兴文 赵维炳 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第9期48-54,共7页
本文对堤防渗流管涌发生后产生集中渗漏通道的机理进行了深入的分析探讨 ,在管涌发生初期采用井流理论模拟河水向管涌口补给时地下水的流场情况 ,确定管涌开始发生时的范围以及逐步的发展过程 ,根据管涌的临界水力梯度 ,通过模型可以求... 本文对堤防渗流管涌发生后产生集中渗漏通道的机理进行了深入的分析探讨 ,在管涌发生初期采用井流理论模拟河水向管涌口补给时地下水的流场情况 ,确定管涌开始发生时的范围以及逐步的发展过程 ,根据管涌的临界水力梯度 ,通过模型可以求出管涌初期的临界面 ,管涌初期涌砂区的范围较大 ,由于管涌离堤坝最近的地层中的水力梯度最大 ,被带走的砂也最多 ,涌水量增加而水力梯度减小 ,造成接近管涌初期临界面附近的水力梯度达不到地层颗粒移动的临界水力梯度 ,造成临界面向里缩小 ,最终形成了集中渗漏带 . 展开更多
关键词 管涌 水力梯度 集中渗漏通道 管涌临界面 堤防
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渗透破坏作用下管涌土强度劣化机制及预测模型
13
作者 邱松楠 黎晓冬 周鹏展 《长江科学院院报》 北大核心 2025年第1期186-193,207,共9页
由于发展过程的隐蔽性和破坏后果的严重性,渗透破坏问题往往对涉水工程具有较大威胁。为研究管涌土在渗透作用下渗透破坏前后强度劣化特性,研发了土工内部冲蚀应力路径三轴仪。利用该装置围绕细颗粒含量、固结压力、水力梯度三种因素下... 由于发展过程的隐蔽性和破坏后果的严重性,渗透破坏问题往往对涉水工程具有较大威胁。为研究管涌土在渗透作用下渗透破坏前后强度劣化特性,研发了土工内部冲蚀应力路径三轴仪。利用该装置围绕细颗粒含量、固结压力、水力梯度三种因素下强度劣化机制开展渗透破坏试验和三轴劣化试验。结果表明:细颗粒含量、固结压力和水力梯度因素对渗透破坏过程存在较大影响,从而影响管涌土的强度劣化性质,细颗粒含量和固结压力因素会降低管涌土的劣化度,而水力梯度因素则会显著提高管涌土的劣化度;采用双曲线函数对管涌土强度劣化度进行拟合,并通过数值模拟软件建立了渗透破坏强度劣化模型。研究成果可为涉水建筑物内部结构的强度分析以及溃坝等灾害的预测提供参考。 展开更多
关键词 渗透破坏 管涌土 劣化度 累计涌砂量 数值模拟
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反向侵蚀引发管涌的实验与数值分析研究
14
作者 郭帅 《水利技术监督》 2025年第1期200-204,共5页
本研究旨在探讨非均质砂土中向后侵蚀管涌的形成机制及其对挡水结构稳定性的影响。通过小尺度实验,研究了微观和宏观非均质性对向后侵蚀管涌形成的影响,并结合二维和三维地下水流模型进行数值模拟。结果表明,宏观非均质性导致管涌阻力... 本研究旨在探讨非均质砂土中向后侵蚀管涌的形成机制及其对挡水结构稳定性的影响。通过小尺度实验,研究了微观和宏观非均质性对向后侵蚀管涌形成的影响,并结合二维和三维地下水流模型进行数值模拟。结果表明,宏观非均质性导致管涌阻力显著增加,这不仅与粒径变化有关,还与横向侵蚀通道对渗流模式的影响相关。这一发现对于理解和预测挡水结构在非均匀地质条件下的破坏机制具有重要意义,有助于改进洪水灾害和风险映射的准确性。 展开更多
关键词 侵蚀 管涌 非均质 模型试验 临界水头
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论堤防管涌的危急性及其分类的意义 被引量：15
15
作者 张家发 丁金华 +2 位作者 张伟 吴庆华 王金龙 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第10期1-10,共10页
通过回顾荆江大堤的管涌实例和已经围绕管涌开展的模型模拟研究工作,得到了一系列启示;建立了管涌危急性和致溃型管涌概念,并分别展开了讨论,认为管涌危急性概念的提出有利于开展各影响因素对管涌规律作用的定量研究;对管涌危急性具有... 通过回顾荆江大堤的管涌实例和已经围绕管涌开展的模型模拟研究工作,得到了一系列启示;建立了管涌危急性和致溃型管涌概念,并分别展开了讨论,认为管涌危急性概念的提出有利于开展各影响因素对管涌规律作用的定量研究;对管涌危急性具有特殊影响的因素包括洪水过程、堤内水位、管涌位置、管涌附近及其扩展路径上的地层结构条件和土体性质、渗流控制措施等;根据危急性对管涌进行分类,是管涌分类施策的重要基础,也是提高管涌险情处置针对性与科学性的重要途径。一般情况下,可以将堤身管涌,以及管涌扩展过程没有收敛迹象、短期内可能扩展至堤身附近的堤基管涌划归为致溃型管涌,需要立即采取抢险处置措施遏止其进一步演化,或者立即启动应对决堤的预案。 展开更多
关键词 堤防 管涌危急性 致溃型管涌 模型模拟 处置措施 荆江大堤 渗透变形
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无黏性管涌型土的BP神经网络判别法研究 被引量：12
16
作者 赵正信 陈建生 陈亮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期536-540,共5页
运用基于Matlab的神经网络工具箱(NNT)建立无黏性管涌型土的预测模型,并分别以试验数据为研究对象,运用BP神经网络模型对该段土样的渗透破坏形式进行预测。预测结果与规范及试验所得结果相同,说明了基于Matlab的BP神经网络运用于无黏性... 运用基于Matlab的神经网络工具箱(NNT)建立无黏性管涌型土的预测模型,并分别以试验数据为研究对象,运用BP神经网络模型对该段土样的渗透破坏形式进行预测。预测结果与规范及试验所得结果相同,说明了基于Matlab的BP神经网络运用于无黏性管涌型土预测的可行性和应用价值。 展开更多
关键词 BP神经网络 无黏性土 管涌型土 管涌
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非均质堤基管涌小尺寸试验模拟与预测模型研究 被引量：8
17
作者 姚秋玲 丁留谦 +1 位作者 Veravan Beek 孙东亚 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2012年第5期77-81,共5页
采用小尺寸模型对层状非均质堤基管涌发展过程进行了试验模拟,对非均质堤基管涌发展过程、管涌破坏临界水头进行了分析,并采用Mseep程序对试验结果进行验证.结合模型试验和Mseep程序计算,验证了Sellmejier管涌预测模型对非均质堤基的适... 采用小尺寸模型对层状非均质堤基管涌发展过程进行了试验模拟,对非均质堤基管涌发展过程、管涌破坏临界水头进行了分析,并采用Mseep程序对试验结果进行验证.结合模型试验和Mseep程序计算,验证了Sellmejier管涌预测模型对非均质堤基的适用性,推导了非均质堤基管涌预测模型公式.通过两次施加水头的试验方法,初步分析了历史管涌对堤基整体抗渗能力的影响. 展开更多
关键词 管涌 非均质堤基 预测模型 历史管涌
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管涌与滤层的研究:管涌部分 被引量：63
18
作者 毛昶熙 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期209-215,共7页
对管涌和滤层两个相关联问题的研究发展过程进行了综述和评论,并将过去的研究成果与之比较。管涌问题是土体渗透变形的一个重要现象,关系到地基的渗流破坏。首先探讨了管涌的内在涵义,评述了当今管涌的研究现状及其发展方向,然后介绍了... 对管涌和滤层两个相关联问题的研究发展过程进行了综述和评论,并将过去的研究成果与之比较。管涌问题是土体渗透变形的一个重要现象,关系到地基的渗流破坏。首先探讨了管涌的内在涵义,评述了当今管涌的研究现状及其发展方向,然后介绍了一些过去的试验资料、研究成果和计算公式,包括管涌土与非管涌土的判别方法,垂直向上渗流和水平渗流时的管涌临界坡降,并引用目前文献中的试验资料验证其公式是可靠的,最后说明了建立在土颗粒级配曲线上的管涌研究方法是当前的研究趋势,因而对这些过去的研究成果进行比较、讨论是有益的。 展开更多
关键词 管涌 滤层 管涌土 临界坡降 级配曲线
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管涌对水库大坝的危害及处理
19
作者 张召全 《风采童装》 2025年第4期0082-0084,共3页
管涌是水利工程中常见的渗透破坏形式,通常发生在大坝或水库的坝体或基础上,严重时可导致土体破坏、坝体不稳定,甚至发生滑坡或崩塌,威胁水库安全。管涌现象是由于渗流水流穿过土体,导致土体颗粒被带走,形成空洞,从而加剧渗流和土体不... 管涌是水利工程中常见的渗透破坏形式,通常发生在大坝或水库的坝体或基础上,严重时可导致土体破坏、坝体不稳定,甚至发生滑坡或崩塌,威胁水库安全。管涌现象是由于渗流水流穿过土体,导致土体颗粒被带走,形成空洞,从而加剧渗流和土体不均匀沉降,形成恶性循环。对此,应及时采取抢险措施,组织人力和物料资源,常用的方法包括塞堵法、盖堵法和戗堤法等,封堵管涌通道,减少或阻止渗流,恢复坝体的稳定性,确保大坝的安全运行。 展开更多
关键词 管涌 水库大坝 危害 处理
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基于数值模拟的堤防管涌渗流场响应特征分析
20
作者 苏桐 《陕西水利》 2025年第6期17-20,共4页
管涌是引发堤防险情的主因之一,为掌握管涌发生后堤防渗流场响应特征,在水工物理模型的基础上构建有限元仿真计算模型,对堤防不同深处和水平面孔隙水压力变动趋势规律展开模拟,并对管涌通道直径及管涌部位影响孔压的程度进行分析,确定... 管涌是引发堤防险情的主因之一,为掌握管涌发生后堤防渗流场响应特征,在水工物理模型的基础上构建有限元仿真计算模型,对堤防不同深处和水平面孔隙水压力变动趋势规律展开模拟,并对管涌通道直径及管涌部位影响孔压的程度进行分析,确定出堤防结构中渗压计的合理埋设区域。结果表明,管涌发生后,不同竖向深度、水平距离及不同管涌通道直径下孔隙水压力值存在较大差异。为扩大监测范围,获取详实可靠的监测数据,为堤防管涌险情判断提供可靠支撑,必须合理埋设孔压监测设备。 展开更多
关键词 数值模拟 堤防管涌 渗流场 响应 特征
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