堤基管涌小尺寸模型的细观试验研究
Meso-Experimental research on piping failure with small size model test for dike foudation
刘昌军
刘昌军（1978—），博士，高级工程师。主要从事水工渗流、激光测量研究工作，E mail：lcj2005＠iwhr.com。
中国水利水电科学研究院，北京 100038
姚秋玲
中国水利水电科学研究院，北京 100038
丁留谦
中国水利水电科学研究院，北京 100038
张顺福
中国水利水电科学研究院，北京 100038
LIU Chang-jun
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
YAO Qiu-ling
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
DING Liu-qian
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
ZHANG Shun-fu
China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100038，China
利用显微摄像可视化跟踪技术、数字图形计算机实时处理技术，开展室内小尺寸堤基管涌物理模型的细观试验研究。从细观角度研究堤基管涌发展过程中的渗流过程、水头、管涌通道前端的颗粒运动、颗粒含量、水力梯度等参数变化的动态变化过程。研究结果表明：①堤基管涌的渗透破坏分为三个阶段，无明显渗透变形阶段、管涌通道形成阶段和堤基溃堤阶段。②从细观试验结果可看出，在无明显渗透破坏阶段，粒径小于0.075mm颗粒发生移动现象，稍大颗粒发生转动，但骨架颗粒没有变化。随着水力梯度的增大，当达到砂样的临界水力梯度时，砂样局部薄弱处的骨架颗粒发生移动，形成管涌通道并逐渐向上游扩展。③管涌通道前端的颗粒起动水头随粒径大小而不同，粒径越大，起动的临界水头越大。④管涌的发展是不断调整变化的，形成蜿蜒枝状沟道，主要原因是砂样颗粒的细观分布具有很大随机性，细颗粒流失形成的孔隙会被粒径大的颗粒填充，同时，也会引起周围更多的细颗粒流失使管涌通道变大。
（正文刊录在《水利学报》2014年增刊2）