管袋坝接缝渗透破坏机理与判别方法研究

充填管袋坝已成为潮汐河口地区建造避咸蓄淡水库的首选技术，因坝内存在较多接缝和施工损伤，坝芯、接缝管路及侧壁损伤处充填砂不断流失而引起的渗透破坏给坝体结构带来较大安全隐患，但其渗透变形机理目前尚不清楚，渗透破坏判别方法及标准也未建立。本课题拟采用室内模型试验、图像测试和颗粒流细观数值模拟相结合的方法对管袋接缝渗透稳定性进行系统研究。首先，在常规渗流模型试验基础上尝试应用细观图像测试技术，探索出一种宏、细观相结合的渗透变形试验方法；其次，分别在往复水流、波浪及二者耦合作用下，进行管袋接缝管路和侧壁损伤情况下的渗透试验，用图像测试技术对水流和颗粒特征进行观测和记录，用颗粒流细观数值模拟进行验证，试图建立宏、细观变量与现象之间的联系，揭示渗透破坏过程和机理；最后，通过试验数据分析和理论研究建立管袋坝接缝管路及侧壁损伤处渗透破坏判别方法及标准。本课题旨在为充填管袋坝工程应用和研究提供理论基础和依据。

充填管袋坝已成为潮汐河口地区建造避咸蓄淡水库的首选技术，因坝内存在较多接缝和施工损伤，坝芯及侧壁损伤处充填砂沿接缝不断流失而引起的渗透破坏给坝体结构带来较大安全隐患，但其渗透变形机理目前尚不清楚，渗透破坏判别方法及标准也未建立。 本项目采用模型试验方法对管袋坝接缝渗透破坏特性进行了系统深入的研究。首先通过大量探索和研究，分别建立了不同水流沿袋间接缝对坝芯和侧壁损伤处充填砂冲刷渗透试验方法；其次，在单向流、波浪水流作用下，进行接缝管路对坝芯和侧壁损伤处的渗透冲刷试验，用宏、细观相结合的方法，得到了渗透破坏过程和机理；再次，以接缝出砂量为目标变量，得到了出砂量与其影响因素的函数关系，以此建立了渗透破坏标准；最后，用颗粒流细观数值模拟对试验结果进行了验证。本项目研究成果为工程设计提供一定的理论基础和依据。