一般来说,提防的地基基础为二元结构,最下层是与河水相通的强透水层,再上面是一些颗粒比较小的砂石,
最上面是透水性能特别差的壤土或者是粘性土,在背河的提防的地基下有强透水层的砂石。当河流遭遇汛期高水位的时候,由于强透水层的沿程水头损失比
较的小,导致渗流的速度和压力增大,渗透的坡降变陡,在没有反过滤层保护的情况下,当渗透坡降大于堤基的允许渗透坡降时,一些堤基当中的砂石会随
着水而流出,堤基发生渗透破坏,从而形成管涌。或者在背水坡脚外面,由于基坑的开挖,取土等原因破坏土层表面的覆盖,在较大的水力冲击的作用下,
将底层当中的砂石带出而形成管涌。管涌可能发生于局部范围,也有可能进一步的扩大其危害范围,最终导致地堤防的溃决,
其具体的过程一般来说有土颗粒以及沙石颗粒的流出,通道的形成等。当无粘性土壤承受的水压力达到一定值的时候,一些粒径比较小的颗粒移动,
随着水压力的慢慢增大,一些粒径比较大的颗粒也慢慢的开始移动,随后有更多的颗粒随着水流出,出现管涌的现象比较的严重。一些粒径较大的颗粒会随着颗粒流走而被土壤的骨架阻挡下来,随着颗粒积累的越来越多,水受到颗粒的阻力会去寻找其他比较容易的出口,进而形成新的颗粒通道,导致其他的颗粒流走。
管涌过程中颗粒的流失就是在谁寻找其他比较容易的通道的过程中发生的。当土颗粒受到的水压力不足够大的时候,颗粒基本上保证不动的状态;当遭受的水压力大于土颗粒之间的相互作用力的时候,一些颗粒慢慢逐渐的产生移动,受到的水压力越大,移动的颗粒也就越多。
管涌的防治措施
某市的天然气管道穿越河道长400m,最大的埋深为12m,地表高程为30.1-34.3m,河堤高度为6m,河床比较的宽缓,出土高程为37.2m。
管涌发生过程
在堤防工程建设的时候,由于和当地的居民发生土地纠纷问题,工程未按期进行。在回拖管道的时候,钻头在河堤50m处发生断裂,6月3 日对产生的断
裂进行相关的施工处理,在距河堤50米处形成了宽为2 米,长为10米,深为2米的坑,5日导向孔内涌水,涌水的流量曾一度达到2sm/3.
针对流量大,水柱高的特点,用沙卵石袋填压涌水坑,等到水势稳定后,再用沙卵石袋抢筑围堰,经过漫长连续几个小时的奋战时间,管涌现象减小了,但是在随后的时间里,在堤防的坡脚处发生坍陷,冒出的水柱高度到1-2m,当时利用沙卵石袋抬高水位2m,将水势稳定住,再想围井内填粗颗粒的砂石,最后用卵石进
行处理,基本控制了险情。
原理分析
不同类型土的渗透系数
重亚粘土 <0.05
亚粘土 0.05~0.1
轻亚粘土0.1~0.25
黄土 0.25~0.5
粉土质砂 0.5~1
粉砂 1~5
细砂 5~10
中砂 10~25
粗砂 25~50
极粗的砂 50~100
砾石夹砂 75~150
带粗砂的砾石 100~200
源砾石 200~500
圆砾大源石 500~1000
砂石料进行堆压防治管涌,砂石料渗透系数较大,方便承压水头的渗透消散,减小承压水头。砂石料自身重量增加土层压重。有效减小和防止了管涌的发生。