江河大堤滲流破壞機理和控制措施研究

本文從實測資料分析和汛期險情資料入手，針對堤防滲透變形破壞和有效防治這兩個與工程實踐密切相關的關鍵科學問題，開展了較為深入的研究，主要研究內容及相應研究成果如下： (1)基于分析汛期(特別是1998年大洪水)典型堤防滲流破壞實例，進行了理論分析計算和模型試驗，研究了堤防管涌發生機理和發展規律，得出了判別堤防管涌發生和發展的臨界滲透破壞坡降，揭示了管涌發生發展破壞與堤后距離、土層分布和滲透性、水頭差等幾何條件和水力條件的關系，得出管涌發展破壞的實例模型，給出了發展性管涌破壞的判別準則和管涌搶險合理范圍，指出堤防破壞主要在于發展性管涌； (2)結合1998年大堤管涌破壞實例進行反饋分析，分析各種防滲措施對管涌破壞的防治作用，提出有助于解決實際問題的成果； (3)針對典型堤防十多年的原型觀測資料，進行了過程線分析、特征線分析、斷面分析、出流量分析和多元回歸模型統計分析等一系列分析計算，系統研究了堤防滲流安全現狀和減壓井的效果以及存在問題，分析了減壓井淤堵機理和成因，并進行了試驗論證，根據減壓井淤堵原因提出了恢復井效的新型洗井方法和工藝—“抽注水循環往返式雙向洗井法”，通過室內外試驗，該法能有效恢復減壓井這一價廉物美的防滲措施的功效，可大大節省加固投資，確保大堤防汛安全； (4)針對長江堤防特征在總結分析國內外吹填壓蓋方法的基礎上運用壓蓋計算方法，得出堤內壓蓋土方案(壓土寬度、厚度及其合理布局)，并針對典型堤段加固壓蓋方案應用非穩定滲流有限元程序UNSST2，對典型斷面進行了滲流場數值模擬驗證，提出了因地制宜的大堤滲流控制優化方案和安全運行措施； 本文成果將大大提高對堤防防災減災和安全鑒定水平，對提高堤防設計施工管理水平起到重要指導作用，為堤防工程的加固整治、防汛決策和運行管理提供科學依據。