多層堤基結(jié)構(gòu)管涌動(dòng)態(tài)發(fā)展的數(shù)值模擬

王 霜，陳建生，鐘啟明

(1.河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇 南京 210098；2.南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道工程系，江蘇 南京 210031；3.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098；4.南京水利科學(xué)研究院巖土工程研究所，江蘇 南京 210029)

2020年汛期，我國南方地區(qū)發(fā)生多輪強(qiáng)降雨，造成多地發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，江西贛江大堤、安徽河段堤防等多地出現(xiàn)管涌險(xiǎn)情。管涌是江河大堤在汛期的常見險(xiǎn)情之一，是造成大壩失事的一種很重要的滲透破壞形式[1-3]，工程意義上的堤基管涌通常將接觸沖刷、流土等滲透變形現(xiàn)象也歸結(jié)其中。

多年來，眾多學(xué)者采用試驗(yàn)、數(shù)值模擬等方法對(duì)管涌問題進(jìn)行了廣泛深入的研究。劉杰等[4-5]在室內(nèi)進(jìn)行了由滲流引起的堤基管涌試驗(yàn)，論證了管涌的發(fā)生以及發(fā)展過程對(duì)堤壩安全穩(wěn)定性的影響。李廣信等[6]采用彩色砂作為示蹤材料，模擬了二元堤基結(jié)構(gòu)及不同防滲墻深度下堤基內(nèi)部管涌的發(fā)生與發(fā)展過程。羅玉龍等[7]對(duì)管涌發(fā)展機(jī)理提出了新認(rèn)識(shí)：管涌是涉及孔隙水滲流、可動(dòng)顆粒運(yùn)移、多孔介質(zhì)變形等眾多復(fù)雜行為的多相多場(chǎng)耦合過程。Rochim等[8]在水力梯度控制或流量控制條件下，對(duì)4種不同的無黏性土進(jìn)行了滲流管涌試驗(yàn)。研究表明，水力加載歷史對(duì)管涌臨界水力梯度有顯著影響。明攀等[9]利用聲發(fā)射技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)堤防的管涌過程，發(fā)現(xiàn)管涌過程的水力參數(shù)和聲發(fā)射參數(shù)具有相同的分布規(guī)律，可通過聲發(fā)射參數(shù)對(duì)管涌過程進(jìn)行判別。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，數(shù)值模擬漸漸成為管涌研究的重要方法。殷建華[10]在國內(nèi)首次采用有限元方法來研究管涌問題，計(jì)算了管涌發(fā)生區(qū)域的長度和滲透系數(shù)對(duì)堤身滲流的影響。倪曉東等[11]運(yùn)用顆粒流模擬揭示了非穩(wěn)定流作用下管涌發(fā)展的細(xì)觀機(jī)制。Hu等[12]采用計(jì)算流體力學(xué)和離散元耦合的方法，對(duì)缺乏中間粒徑的管涌型土和級(jí)配良好的土體進(jìn)行了管涌侵蝕的微觀和宏觀研究。賈愷等[13]考慮了雙層堤基管涌通道斷面擴(kuò)展和上溯與通道尖端坡降之間的相互影響，通過編制有限元程序模擬研究了管涌通道發(fā)展趨勢(shì)。

目前，關(guān)于管涌的研究對(duì)象大多集中在雙層堤基以及堤基內(nèi)部土體。事實(shí)上，堤防總是沿江河而建，江河兩岸由于歷史上的河流沖刷、淤積和改道等，堤基結(jié)構(gòu)存在很大差異，大體上可以概括為單層、雙層、三層和多層4種類型[14-15]。對(duì)于不同的堤基結(jié)構(gòu)，管涌的發(fā)生和發(fā)展過程存在很大差異。本文針對(duì)多層堤基結(jié)構(gòu)，利用有限元分析軟件對(duì)堤基管涌的動(dòng)態(tài)發(fā)展過程進(jìn)行模擬。顆粒流失影響局部土體滲透性，進(jìn)而改變滲流場(chǎng)的分布以及堤基內(nèi)各區(qū)域的水力梯度，繼而又會(huì)影響土體顆粒流失，模擬過程中考慮了土顆粒流失和土體滲透性及其相互影響、相互耦合的過程。

1 管涌臨界水力梯度確定

通過有限元數(shù)值模擬得到不同上游水頭下堤基內(nèi)部的水力梯度分布情況，將堤基內(nèi)部水力梯度的分布與該區(qū)域土體發(fā)生破壞的臨界水力梯度進(jìn)行比較，從而確定在該上游水頭下堤基內(nèi)部是否有顆粒侵蝕，若無侵蝕，繼續(xù)逐級(jí)增加上游水頭，最終得到堤基內(nèi)部土體發(fā)生侵蝕的上游水頭，也就是管涌發(fā)生的臨界上游水頭，同時(shí)可以得到該水頭下堤基內(nèi)部顆粒侵蝕的位置與區(qū)域。

本文以細(xì)砂夾層埋入砂礫石深度為1 m的多層堤基為例，各層土體從上到下依次為黏土層、砂礫石層、細(xì)砂夾層、砂礫石層。砂礫石層以及細(xì)砂夾層的土料級(jí)配如圖1所示，土體的物理參數(shù)如表1所示，上覆黏土的滲透系數(shù)為5×10-6m/s。

表1 堤基土體物理參數(shù)

圖1 堤基內(nèi)土體級(jí)配曲線

多層堤基中，由于滲透系數(shù)較小的細(xì)砂夾層的存在，將堤基的砂礫石層分成了細(xì)砂夾層上部與細(xì)砂夾層下部兩部分。堤基滲透破壞發(fā)生的標(biāo)志主要有兩種形式：細(xì)砂夾層上部，管涌口下端砂礫石發(fā)生豎向侵蝕破壞，只有管涌口處顆粒首先沿豎向發(fā)生侵蝕形成空洞，才能為水平向的顆粒運(yùn)移提供足夠的空間，侵蝕才能沿水平向逐漸向上游發(fā)展；細(xì)砂夾層下部，細(xì)砂夾層沖破，發(fā)生豎向流土破壞，同樣細(xì)砂夾層豎向流土破壞為水平向發(fā)展提供了空間。多層堤基管涌發(fā)生的標(biāo)志主要取決于這兩種滲透破壞形式哪一種的臨界水力條件先得到滿足。

對(duì)于管涌口下端砂礫石豎向侵蝕破壞，其水力梯度Jc[16]為

(1)

式中：d為管涌時(shí)被沖蝕細(xì)粒粒徑，根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)可取質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%顆粒對(duì)應(yīng)的粒徑d3，cm；k為砂礫石的滲透系數(shù)，cm/s；n1為砂礫石的孔隙率。將砂礫石土料的各參數(shù)代入，得到砂礫石顆粒發(fā)生豎向侵蝕的臨界水力梯度為0.36。

(2)

細(xì)砂夾層及其上部土顆粒發(fā)生豎向流土破壞的臨界水力梯度J為

(3)

將堤基土體的物理參數(shù)代入式(2)計(jì)算可得，當(dāng)細(xì)砂夾層埋深為1 m時(shí)，細(xì)砂夾層及上部土體被沖破所需的細(xì)砂層底部豎向水力梯度為2。

本文采用逐級(jí)提升水頭的方式，模擬管涌集中滲漏通道的發(fā)生與發(fā)展過程。當(dāng)?shù)袒苡靠谙露松暗[石的水力梯度小于0.36或者細(xì)砂夾層底部水力梯度小于2時(shí)，滲透破壞未發(fā)生，顆粒不發(fā)生流失，該種情況文中未做分析。

2 多層堤基管涌發(fā)展過程的模擬

2.1 上游水頭H=14 m

采用有限元軟件對(duì)細(xì)砂夾層埋深為1 m的多層堤基內(nèi)部滲流場(chǎng)進(jìn)行模擬，模型以向堤內(nèi)方向?yàn)閤軸正方向、向上為y軸正方向建立坐標(biāo)系，堤基向兩邊無限延伸，模擬的是半無限邊界，上游側(cè)水頭的邊界條件作用于模型左側(cè)，下游側(cè)水頭的邊界條件作用于模型右側(cè)的黏土層表面，假定為零勢(shì)面。本文不考慮上部堤防滲流對(duì)堤基內(nèi)部滲流場(chǎng)產(chǎn)生的影響，假定堤防為不透水體，同時(shí)假定距堤腳26 m處為黏土層薄弱處，薄弱區(qū)域直徑為4 m，即在模型中將x軸坐標(biāo)為84～88 m的黏土層定為管涌口，滲透系數(shù)設(shè)定為0.5 m/s,計(jì)算結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 多層堤基管涌口形成后水頭等值線(單位：m)

由圖2可以看出，細(xì)砂夾層底部水頭分布較均勻，斷面流量較小，管涌口下端的細(xì)砂夾層承擔(dān)了較大的水頭，細(xì)砂夾層底部y方向的水力梯度最大，最大水力梯度達(dá)到2.14(圖3(a))，超過了計(jì)算所得細(xì)砂夾層沖破的臨界水力梯度2，細(xì)砂夾層沖破，發(fā)生管涌破壞。而管涌口下端黏土層與砂礫石層界面砂礫石所承擔(dān)的水頭差非常小，豎向水力梯度幾乎為零(圖3(b)y=28 m處)，小于顆粒豎向運(yùn)動(dòng)的允許水力梯度，從而認(rèn)定管涌口下端黏土層與砂礫石層界面豎向侵蝕破壞并未發(fā)生。因而，對(duì)于細(xì)砂夾層埋深為1 m的多層堤基，管涌破壞發(fā)生的標(biāo)志為細(xì)砂夾層沖破，臨界上游水頭為14 m。

圖3 不同區(qū)域y方向水力梯度

由于細(xì)砂夾層的顆粒粒徑較小，管涌發(fā)生時(shí)，假設(shè)管涌口下端的細(xì)砂夾層顆粒被沖散，全部帶出管涌口。細(xì)砂夾層下部砂礫石的沖蝕深度同樣根據(jù)豎向水力梯度來確定，由圖3(b)可以看出，細(xì)砂夾層下部離細(xì)砂夾層越近，豎向水力梯度越大，細(xì)顆粒侵蝕粒徑也就越大，因而可以假設(shè)細(xì)砂夾層沖破時(shí)夾層下部1 m深度的砂礫石和上部的砂礫石被沖散，細(xì)顆粒被全部帶出，粗顆粒沉積下來。

管涌口在涌砂過程中，由于細(xì)砂夾層顆粒被沖散，帶出管涌口，上部砂礫石層顆粒下沉，管涌口下部形成與細(xì)砂夾層相等厚度的1 m深空洞，空洞的滲透系數(shù)與管涌口保持一致，設(shè)為0.5 m/s。細(xì)砂夾層上部被沖散的砂礫石下沉填充了原細(xì)砂夾層的位置，與細(xì)砂夾層下部1 m深度范圍內(nèi)的沖蝕砂礫石形成了一個(gè)侵蝕區(qū)域，侵蝕區(qū)域如圖4所示，在管涌口下方y(tǒng)=25～27 m粗實(shí)線區(qū)域內(nèi)，侵蝕區(qū)域內(nèi)細(xì)顆粒流失，涌出的細(xì)顆粒引起相應(yīng)區(qū)域孔隙率發(fā)生改變，則

(4)

式中：nt為管涌侵蝕區(qū)的孔隙率；Vvt為涌砂體積；Vv為管涌侵蝕區(qū)初始孔隙體積；V為管涌侵蝕區(qū)總體積；n0為初始孔隙率。

根據(jù)Kozeny-Carman方程[17]，土體滲透系數(shù)與孔隙率有如下關(guān)系：

(5)

土體未發(fā)生侵蝕前，土體的初始孔隙率為n0，初始滲透系數(shù)為k0，則

(6)

(7)

根據(jù)上述假設(shè)，管涌口下端砂礫石中的細(xì)顆粒全部流失，同時(shí)結(jié)合土體的初始顆粒級(jí)配，計(jì)算可得顆粒發(fā)生流失后的土體孔隙率nt以及土體等效粒徑Dht，代入式(7)得管涌口下端侵蝕區(qū)域砂礫石的滲透系數(shù)為2.8×10-2m/s。

圖4為細(xì)砂夾層沖破后x方向的水力梯度等值線圖，可以看出，水力梯度最大的區(qū)域發(fā)生在管涌口前端細(xì)砂夾層底部附近。為了進(jìn)一步研究多層堤基管涌發(fā)生后管涌通道的位置以及管涌通道是如何發(fā)展的，需要對(duì)不同區(qū)域土體顆粒發(fā)生運(yùn)移的臨界水力梯度進(jìn)行分析和確定。

圖4 細(xì)砂夾層沖破后x方向水力梯度等值線

對(duì)于堤基內(nèi)部砂礫石顆粒在水平滲流下所引起的水平管涌，其臨界水力梯度JH[16]為

(8)

式中：α為形狀系數(shù)，根據(jù)明茲[18]的試驗(yàn)資料，對(duì)于各種砂粒α=1.16～1.17，對(duì)于銳角顆粒α=1.50～1.67；d為管涌時(shí)被沖動(dòng)的細(xì)粒粒徑，根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)可取d3；tanφ為砂礫石的內(nèi)摩擦系數(shù)；γs1為砂礫石的容重;d3K為等效粒徑，可采用下式計(jì)算[18]：

(9)

式中：A為層流阻力系數(shù)，A=5.1[18]。將式(9)代入式(8)并采用一些常用數(shù)據(jù)γw=9.81 kN/m3、γs1=26 kN/m3、g= 981 cm/s2、ν= 0.011 6 cm2/s、α=1.165，可得管涌臨界水力梯度的近似公式：

(10)

將砂礫石土料的各參數(shù)代入式(10)，可得砂礫石顆粒發(fā)生水平向管涌的臨界水力梯度為0.24。

圖5(a)為黏土層與砂礫石層界面x方向水力梯度分布圖，可見水力梯度在管涌口邊界x=84 m處有所減小，該處水力梯度的減小主要受管涌口的影響，管涌口處的滲透系數(shù)很大，因而水頭差較小，水力梯度很??；在管涌口前端，由于管涌口處的水頭為0，水頭在管涌口前端發(fā)生突變，水力梯度最大，達(dá)到了0.29，大于顆粒發(fā)生水平向管涌的臨界水力梯度0.24，因而在黏土層與砂礫石層界面顆粒發(fā)生侵蝕，管涌通道在此界面最終發(fā)展到x=79 m處。將管涌口前端的水力梯度0.29代入式(10)反算，可得到顆粒粒徑小于0.15 mm的顆粒被侵蝕。為了簡化計(jì)算，假設(shè)管涌通道上不同位置處的顆粒侵蝕均相同，侵蝕顆粒均為粒徑小于0.15 mm的顆粒。將顆粒侵蝕后的土體孔隙率nt以及等效粒徑Dht代入式(7)，同時(shí)結(jié)合土體未被侵蝕時(shí)的初始參數(shù)，最終可計(jì)算出管涌通道的滲透系數(shù)為1.68×10-3m/s。

圖5 細(xì)砂夾層沖破后不同區(qū)域x方向水力梯度

圖5(b)為細(xì)砂夾層底部與砂礫石層界面x方向水力梯度分布圖，可見細(xì)砂夾層底部水力梯度大于臨界水力梯度的區(qū)域?yàn)閤=79～84 m，因而管涌通道在此界面形成，且通道在細(xì)砂夾層底部發(fā)展到x=79 m處。為了簡化計(jì)算，假設(shè)細(xì)砂夾層底部和上部的砂礫石顆粒侵蝕相同，細(xì)砂夾層底部的通道滲透系數(shù)同樣采用1.68×10-3m/s。在該水頭下，細(xì)砂夾層上部和下部的砂礫石均發(fā)生侵蝕，也就是深層管涌破壞與淺層管涌破壞同時(shí)作用。

對(duì)于堤基內(nèi)部細(xì)砂夾層在水平滲流下所引起的流土破壞，細(xì)砂顆?；旧峡烧J(rèn)為是均一粒徑的，故式(8)中的d3K=d，于是得到水平向流土破壞的臨界水力梯度JB[16]計(jì)算公式：

(11)

式中：tanφ2為細(xì)砂的內(nèi)摩擦系數(shù)，細(xì)砂的內(nèi)摩擦角φ2可取28°。將細(xì)砂的各參數(shù)代入式(11)可得細(xì)砂夾層發(fā)生水平向流土破壞的臨界水力梯度為0.54；根據(jù)細(xì)砂夾層水平向流土破壞的臨界水力梯度與細(xì)砂內(nèi)摩擦角之間的關(guān)系，同樣可以計(jì)算出細(xì)砂夾層發(fā)生豎向流土破壞的臨界水力梯度為1.0。

細(xì)砂夾層沖破后，細(xì)砂夾層底部的水力梯度最大(圖5)，細(xì)砂夾層如果發(fā)生流土破壞，發(fā)生在細(xì)砂夾層底部的可能性最大，然而，由圖5(b)細(xì)砂夾層底部x方向水力梯度分布可知，細(xì)砂夾層底部水力梯度小于發(fā)生水平向流土破壞的臨界水力梯度，因此，在該上游水頭下細(xì)砂夾層不會(huì)發(fā)生水平向的流土破壞。

2.2 上游水頭H=18 m

在上游水頭為14 m時(shí)，管涌通道形成，管涌通道在細(xì)砂夾層上部和下部均發(fā)展到x=79 m處，通道的滲透系數(shù)為1.68×10-3m/s，管涌口下端被侵蝕的砂礫石的滲透系數(shù)為2.8×10-2m/s，保持上游水頭14 m不變，管涌通道不繼續(xù)發(fā)展，此時(shí)提升上游水頭至18 m，得到管涌通道形成后在該水頭下x方向的水力梯度等值線如圖6所示。由于通道內(nèi)顆粒侵蝕的粒徑較小，滲透系數(shù)增大的幅度不大，因而水力梯度最大的區(qū)域仍發(fā)生在管涌口前端細(xì)砂夾層底部附近，而不是管涌通道前端。

圖6 管涌通道形成后x方向水力梯度等值線

土體破壞區(qū)域的分析與上述分析過程相同，此處不再贅述。圖7(a)為黏土層與砂礫石層界面x方向水力梯度分布圖，可見水力梯度在管涌通道前端x=79 m處減小，然后在管涌通道區(qū)域內(nèi)又會(huì)有小幅增大，在管涌口邊界水力梯度再次減小，由此可知，水力梯度的變化規(guī)律與該界面各區(qū)域土體滲透系數(shù)的不同有關(guān)，水力梯度在滲透系數(shù)增大處發(fā)生減??；在18 m上游水頭下，管涌通道在此界面繼續(xù)發(fā)展到x=70 m。

圖7(b)為細(xì)砂夾層底部與砂礫石層界面x方向水力梯度分布圖，同樣地，水力梯度在管涌通道前端和管涌口邊界減??；在18 m上游水頭下，細(xì)砂夾層底部砂礫石中的管涌通道繼續(xù)發(fā)展到x=73 m，細(xì)砂夾層未發(fā)生水平向的流土破壞。

圖7 管涌通道形成后不同區(qū)域x方向水力梯度

由于管涌通道內(nèi)水力梯度分布并不相同，因而顆粒侵蝕的粒徑不同，最終使得通道內(nèi)各處的滲透系數(shù)不同，為了簡化計(jì)算，假設(shè)土體侵蝕后，管涌通道內(nèi)的滲透系數(shù)保持1.68×10-3m/s不變；同樣地，管涌口下端的砂礫石中有顆粒不斷地被帶出管涌口，也有水平方向來的顆粒不斷補(bǔ)充，其滲透系數(shù)是復(fù)雜多變的，為了簡化計(jì)算，假設(shè)管涌口下端砂礫石的滲透系數(shù)為2.8×10-2m/s不變，在下文的數(shù)值模擬中均保持管涌通道的滲透系數(shù)和管涌口下端砂礫石的滲透系數(shù)不變，不再重復(fù)說明。

2.3 上游水頭H=22 m

保持上游水頭18 m不變，管涌通道在細(xì)砂夾層上部和下部分別發(fā)展到x=70 m和x=73 m后不再繼續(xù)發(fā)展，此時(shí)提升上游水頭至22 m，圖8為該上游水頭下x方向的水力梯度等值線圖，水力梯度最大的區(qū)域仍然發(fā)生在管涌口前端細(xì)砂夾層底部附近。由圖9(a)可知，水力梯度同樣在管涌通道前端和管涌口邊界減小，在管涌通道內(nèi)增加；通過水力梯度分布可以看出管涌通道繼續(xù)在黏土層與砂礫石層界面發(fā)展到x=42 m處。

圖8 管涌通道發(fā)展過程中x方向水力梯度等值線

圖9 管涌通道發(fā)展過程中不同區(qū)域x方向水力梯度

圖9(b)為細(xì)砂夾層底部與砂礫石層界面x方向水力梯度分布圖，同樣地，水力梯度變化規(guī)律與細(xì)砂夾層上部類似；然而，在22 m上游水頭下，細(xì)砂夾層底部的水力梯度最大值達(dá)到了0.54，正好等于由式(9)計(jì)算出的細(xì)砂發(fā)生水平向流土破壞的臨界水力梯度，因此細(xì)砂夾層在x=82 m處發(fā)生水平向的流土破壞，假設(shè)發(fā)生流土破壞的厚度為細(xì)砂夾層厚度的一半，同時(shí)，細(xì)砂夾層底部砂礫石中的管涌通道繼續(xù)發(fā)展到x=48 m。

當(dāng)細(xì)砂夾層底部發(fā)生流土破壞后，上部的細(xì)砂和砂礫石發(fā)生沉降，使得黏土層與砂礫石層之間形成間隙，設(shè)間隙處的滲透系數(shù)與管涌口一致，取0.5 m/s，間隙的產(chǎn)生使得黏土層與砂礫石層界面變得相對(duì)薄弱，更易于侵蝕的發(fā)生。細(xì)砂夾層上部和下部管涌通道分別發(fā)展到x=42 m和x=48 m，且細(xì)砂夾層發(fā)生流土破壞后，保持上游水頭22 m不變，得到間隙產(chǎn)生后x方向水力梯度等值線如圖10所示，可見最大水力梯度發(fā)生在流土破壞后的細(xì)砂夾層前端。

圖10 間隙產(chǎn)生后x方向水力梯度等值線

由圖11可以看出，細(xì)砂夾層上部和下部砂礫石層中的管涌通道繼續(xù)發(fā)展最終貫通。在本文的數(shù)值模擬中，假定相同粒徑的顆粒被侵蝕，且管涌通道形成后，其滲透系數(shù)不變，由于侵蝕的顆粒粒徑較小，通道的滲透系數(shù)相對(duì)較小，管涌通道貫通后還存在較大的水力梯度，在水流的作用下，通道中的土體繼續(xù)侵蝕，管涌通道逐漸擴(kuò)寬。

圖11 間隙產(chǎn)生后不同區(qū)域x方向水力梯度

圖12為間隙前端D截面y方向水力梯度，可以看出，間隙下部細(xì)砂夾層處y方向的水力梯度最大，達(dá)到了1.15，大于細(xì)砂夾層發(fā)生豎向流土破壞的臨界水力梯度1.0，因此，細(xì)砂夾層在豎向發(fā)生流土破壞，黏土層與砂礫石層之間的間隙逐漸向深部和上游發(fā)展。

圖12 間隙前端D截面y方向水力梯度

因而，在多層堤基管涌發(fā)展過程中，細(xì)砂夾層的存在將土體分為了多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域破壞發(fā)生的條件不同，在細(xì)砂夾層埋深為1 m的多層堤基結(jié)構(gòu)中，通道發(fā)展主要經(jīng)歷了細(xì)砂夾層上部和下部砂礫石層的水平向管涌破壞、細(xì)砂夾層水平向流土破壞和豎向流土破壞等破壞形式，是深層管涌破壞與淺層管涌破壞同時(shí)作用，產(chǎn)生的管涌通道深度很大，對(duì)大壩安全產(chǎn)生重大影響。

3 結(jié) 論

a.多層堤基結(jié)構(gòu)存在滲透系數(shù)較小的細(xì)砂夾層，對(duì)于細(xì)砂夾層埋深為1 m的結(jié)構(gòu)，管涌發(fā)生的標(biāo)志為管涌口下端細(xì)砂夾層沖破，發(fā)生豎向流土破壞，顆粒大量流失，堤基內(nèi)部滲流場(chǎng)重新分布。

b.管涌發(fā)展過程中，堤基內(nèi)部土顆粒不斷流失，局部土體滲透性隨之發(fā)生變化，滲透性的變化影響滲流場(chǎng)的分布以及堤基內(nèi)各區(qū)域的水力梯度，繼而又會(huì)影響土顆粒的流失，因而土顆粒流失和土體滲流是一個(gè)相互影響、相互耦合的過程。

c.管涌發(fā)展過程中存在多種類型的破壞形式，主要經(jīng)歷了細(xì)砂夾層上部和下部砂礫石層的水平向管涌破壞、細(xì)砂夾層水平向流土破壞和豎向流土破壞等破壞形式，是深層管涌破壞與淺層管涌破壞同時(shí)作用，產(chǎn)生的管涌通道深度很大，對(duì)大壩安全產(chǎn)生重大影響。