堤防工程中管涌的形成机理与防治研究

论文摘要

管涌是堤防各种险情中最为普遍的险工,也是最容易忽视又最容易造成垮堤的险工,研究其形成机理,探讨其探测方法和防治措施,对提高防汛抢险决策和运行管理技术水平,具有重要的现实意义和重大的社会效益和经济效益。本文在阅读总结前人研究成果的基础上,对管涌机理及其防治措施进行深入研究,主要包括以下几方面的工作:首先,大量搜集国内外管涌相关研究资料,在此基础上对管涌的国内外研究现状进行了综述。其次,分析研究管涌的发生、发展过程,在分析管涌对土体渗透性和渗透系数的影响基础上,探讨管涌破坏的机理。接着,从管涌计算的基本理论及管涌分析方法出发,阐述了目前设计中使用较多的理正岩土计算软件的渗流计算方法、基本步骤及适用范围。随后,在分析常用的管涌险工的防治措施及其设计要素的基础上,对长沙福安垸老管涌险工的防治进行分析探讨,并结合长期的工作经验,以长沙地区为例对处理管涌险工常见的误区进行分析总结。最后,针对某管涌险工的实际工程问题,采用理正渗流计算软件对事故前后进行有限元计算,分析确定此渗透变形为管涌破坏,并对堤坝的渗流量和渗透坡降进行有限元分析计算;并根据计算结果,提出堤坝管涌破坏的防治措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 管涌探测研究现状
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 本文的研究内容和工作
• 第2章 管涌破坏机理分析
• 2.1 管涌的形成过程
• 2.1.1 管涌的发生
• 2.1.2 管涌的发展
• 2.2 管涌机理分析
• 2.2.1 渗透变形的基本形式
• 2.2.2 管涌的判别
• 2.2.3 管涌临界水力梯度
• 2.2.4 管涌破坏机理
• 第3章 管涌有限元分析
• 3.1 管涌基本理论
• 3.1.1 达西定律
• 3.1.2 连续性方程
• 3.1.3 基本微分方程
• 3.1.4 基本微分方程的定解条件
• 3.2 渗流有限单元法
• 3.3 理正渗流计算
• 3.3.1 理正渗流计算软件
• 3.3.2 适用范围
• 3.3.3 计算步骤
• 3.4 本章小结
• 第4章 管涌防治研究
• 4.1 引言
• 4.2 管涌防治措施
• 4.2.1 临水侧防渗铺盖
• 4.2.2 垂直防渗
• 4.2.3 背水侧压盖
• 4.2.4 排水沟
• 4.3 管涌险情防治的常见误区
• 4.4 管涌险工治理实例分析
• 4.4.1 工程概况
• 4.4.2 工程地质条件
• 4.4.3 方案选定与实施
• 4.4.4 工程中的问题与处理方案
• 4.4.5 效果检查分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 某市天燃气管道汛期穿河管涌事故分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 工程地质条件
• 5.3 出险过程
• 5.4 管涌有限元分析
• 5.4.1 渗流分区和渗透指标的确定
• 5.4.2 典型剖面渗流计算模型
• 5.4.3 渗流计算及分析
• 5.5 管涌治理措施
• 5.6 定向穿越管道工程防止管涌事故的考虑因素
• 5.7 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学论文目录
• 附录B 渗流计算书
• 致谢