管涌是管涌堤壩工程中常見的滲透破壞現(xiàn)象,指在滲流作用下,管涌土體細(xì)顆粒被水流沖刷帶走,管涌導(dǎo)致地基土壤骨架破壞、管涌孔道擴大的管涌現(xiàn)象。以下是管涌關(guān)于管涌的詳細(xì)解析:
一、基本概念與形成原因
1. 定義與別名
管涌又稱“翻沙鼓水”(湖北)、管涌“泡泉”(江西),管涌是管涌水流通過土體孔隙時,細(xì)顆粒被滲流力帶動遷移的管涌過程。其本質(zhì)是管涌土體內(nèi)部發(fā)生潛蝕作用,最終形成貫通滲流通道,管涌導(dǎo)致水土流失。管涌
2. 形成條件
土體結(jié)構(gòu):非粘性土中,管涌粗顆??紫吨睆叫璐笥诩?xì)顆粒直徑,管涌且滲透力足以帶動細(xì)顆粒移動。 外部因素: 堤壩地基存在強透水層,且覆蓋層壓重不足; 防滲或排水設(shè)施效能低下; 水位差大導(dǎo)致滲流坡降超過臨界值。 二、危害性
管涌會逐步掏空堤壩地基,引發(fā)塌陷、決堤、垮壩等嚴(yán)重事故。例如,1998年長江洪災(zāi)中,管涌占重大險情的51.2%,是堤防失穩(wěn)的主要誘因。具體表現(xiàn)為:
地表出現(xiàn)翻花狀涌水,伴隨沙環(huán)隆起; 土體內(nèi)部形成空洞,導(dǎo)致堤身裂縫或沉陷。 三、搶護方法
管涌搶險的核心原則是“反濾導(dǎo)滲,降低滲壓”,常用方法包括:
1. 反濾圍井法
適用場景:管涌集中、險情嚴(yán)重時。 操作步驟:在涌水口周圍壘土袋形成圍井,內(nèi)部按粗砂→小碎石→卵石分層鋪設(shè)反濾層,并安裝排水管導(dǎo)流。若涌勢過猛,可先拋填塊石消殺水勢。 2. 養(yǎng)水盆法(蓄水反壓)
適用場景:臨背水位差小、高水位持續(xù)時間短。 操作步驟:用土袋圍成蓄水池,抬高內(nèi)部水位以平衡滲壓,減少水流沖刷。 3. 濾水壓浸臺法
適用場景:管涌群范圍大、沙石料充足時。 操作步驟:分層鋪填粗砂、碎石,上層壓塊石或土袋,形成導(dǎo)滲壓重結(jié)構(gòu)。若沙石不足,可用柴排替代。 4. 其他技術(shù)
裝配式圍井:使用預(yù)制圍板快速構(gòu)建反濾結(jié)構(gòu),適用于分散管涌點。 注漿填充:向空洞注入漿液加固地基,需結(jié)合排水措施。 四、預(yù)防措施
1. 工程措施
改良土壤結(jié)構(gòu),增強抗?jié)B性(如添加石灰、土工布加固); 優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計,降低地下水位; 新建堤壩時,可在混凝土表面涂抹耐候硅酮玻璃膠,防止裂縫引發(fā)管涌。 2. 監(jiān)測與管理
建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng),實時監(jiān)測滲流壓力與土體變形; 定期檢查防滲設(shè)施,確保其效能; 限制堤壩周邊震動施工,避免誘發(fā)砂土液化。 3. 生態(tài)防護
在易發(fā)區(qū)域種植固土植被(如蘆葦、灌木),減少水土流失。 五、典型案例與數(shù)據(jù)
1998年長江洪災(zāi):管涌險情占比超50%,主要因砂層透水性強且覆蓋層薄弱。 鄱陽湖區(qū)域:采用蓄水反壓法成功控制管涌群,避免潰堤。 總結(jié)
管涌的防控需結(jié)合工程加固、科學(xué)搶護與生態(tài)治理。險情發(fā)生時,需根據(jù)滲流特點選擇反濾導(dǎo)滲或壓浸導(dǎo)流方法;長期則需優(yōu)化設(shè)計、加強監(jiān)測,從源頭降低風(fēng)險。
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