土拱联动渗流试验装置

揭示土拱渗流风险

该装置通过可视化土拱与水平渗流的耦合试验，揭示出土拱显著降低土体抗渗稳定性的机制，为堤坝与埋地管线等工程的渗流安全评估提供新手段。

Zheng, Xiao · Cao, Zhigang · 蔡袁强 · Han, Jie

Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering - ASCE 2024

具体参数

初始细颗粒含量

{'zh': '15', 'en': '15'} %

技术优势

量化土拱-渗流耦合效应

装置可先通过活动门建立不同初始土拱比，再施加逐渐增大的水平渗流，从而直接测定土拱对渗流临界梯度的影响。

揭示低水力梯度下的局部失稳

土拱导致的应力降低区对细颗粒约束减弱，使得在极低局部水力梯度下即出现局部侵蚀，早于整体渗流发生。

提供临界梯度的幂函数模型

基于试验数据得到临界水力梯度与初始土拱比的幂函数经验公式，可用于快速评估含土拱土体的抗渗安全性。

应用场景

• 桩承式路堤：评估桩承式路堤在渗流作用下的内部侵蚀风险，优化设计避免潜蚀破坏。
• 埋地管道：预测埋管周围土体在渗流下因土拱导致的局部掏空和失稳，指导防护加固。
• 堤防工程：量化堤防内部土拱对渗流侵蚀的加速效应，为防洪设计和安全评估提供参数。
• 岩土工程监测：提供临界水力梯度与土拱比关系，用于现场监测中预警内部侵蚀的启动。