地下水管泄漏所致砂土渗流破坏特性研究

发布时间：2021-04-10 16:15

　　城市地下水管泄漏导致的地陷事故逐年增多,其工程危害日益凸显,且事故具有突发性和隐蔽性,为了认识灾害的发生机制与演化规律,进而有效防治相关事故,保证城市设施和人民生命财产的安全,对地下水管泄漏所致土体破坏机理进行深入研究显得尤为重要。本研究针对地下水管泄漏所致地面沉陷事故为背景,以无黏性砂土为研究对象,利用研制的水管泄漏模型装置开展相关泄漏试验。基于不同泄漏孔径大小和砂土颗粒级配试样,描述了砂土层不同高度总水头随泄漏水压力变化,结合试验现象和总水头变化论述了砂土渗流演化过程及破坏特性。利用达西定律拟合渗流水力梯度的变化,利用几种经典流土理论和经验公式对砂土渗流临界水力梯度进行了验证,解释了泄漏水流所致砂土破坏的演化过程和细观机理,研究主要结论如下:（1）泄漏上方砂土渗流的总水头随泄漏水压力的增大至一个峰值,通过透明有机玻璃箱试验观察砂土破坏时的“空洞”现象,一旦超过峰值对应的泄漏临界水压力,泄漏上方土骨架发生彻底破坏,泄漏上方土体形成一道贯通的水土耦合作用的混合流体。空洞是连接渗流与流土之间的纽带。此外,不同泄漏孔径模型试验结果表明,泄漏孔径越小,达到峰值的临界水头和泄漏水压力越大。（2... 

【文章来源】：湖北工业大学湖北省

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地下水管泄漏所致地陷事故

对于局部泄漏所致砂土渗流演化过程，人们已有大致的认知，然而对于各阶段在何种情况下会过渡至下一阶段仍存有疑问，这极大地阻碍了对于空洞演化内在机制的认知。值得一提的是，渗流中稳定空洞阶段是连接流土发生与土体最终破坏的纽带，但是它的产生和发展机理尚未明晰。但是其内在演化过程、变形特性以及破坏发展过程仍需要进行深入的研究。因此，非常有必要对地下水管泄漏所致的泄漏水流-砂土耦合作用进行深入研究，以了解灾害的发生机制与演化规律，进而利用所得规律预测和防治相关事故，保证城市设施和人民生命财产的安全。基于此，文章研制了室内水管泄漏所致砂土渗流破坏模型试验装置（详见第三章），开展相关渗流破坏试验，控制不同泄漏孔径、砂土颗粒级配曲线和泄漏水压力参数，深入分析水土耦合作用的规律，技术路线图 1.2 所示。

图 3.1 模型装置设计图其中，1-试验箱体、2-测压管、3-压力管屏、4-透明管、5-排水槽、6-进水试验土样、8-封闭水箱、9-压力泵、10-蓄水箱、11-流量表、12-压力表、13-流制阀、14-管罩。


本文编号：3129946