堤基管涌微观机理模型试验研究

姚秋玲，刘昌军，丁留谦，张顺福

（1.中国水利水电科学研究院防洪减灾研究所，北京100038；2.水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京100038）

堤基管涌微观机理模型试验研究

姚秋玲1，2，刘昌军1，2，丁留谦1，2，张顺福1，2

（1.中国水利水电科学研究院防洪减灾研究所，北京100038；2.水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心，北京100038）

本文从微观角度出发，开展小尺寸模型试验，采用显微镜和数码成像系统对管涌土体进行局部放大摄录，通过常规观察试验现象和数字图像识别分析不同水头下管涌土体颗粒级配，分析了管涌发展过程中随水头变化的土体颗粒位移和流失规律，从宏观和微观角度共同阐释了管涌发生、发展的机理。试验结果表明，堤基管涌发生、发展的微观颗粒流失过程与宏观现象一致，管涌发生、发展的过程从微观角度即表现为颗粒位移并流失的过程。通过微观颗粒位移与宏观管涌通道发展相结合分析，更深层次剖析了管涌发展的机理。本研究对于管涌数学模型和数值模型的建立、提高管涌防治技术水平等具有参考意义。

堤基管涌；微观机理；颗粒流失；模型试验

1 研究背景

汛期频发管涌会严重威胁堤防工程本身和堤防保护区内人民生命财产的安全。国内外学者针对堤基管涌问题开展了大量的研究，但对堤基管涌发展并最终导致溃堤的机理、管涌破坏区的空间位置、断面尺寸特点等认识也各执己见，认识并不一致［1-6］。目前砂槽物理模型试验是较为有效的研究手段之一。……