上覆粗粒土層對堤基管涌破壞的細(xì)觀機制研究

黃海均，毛海濤,2，嚴(yán)新軍，侍克斌，黃 風(fēng)

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2河北工程大學(xué) 水利水電學(xué)院，河北 邯鄲 056002)

1 研究背景

堤防失事因堤基發(fā)生管涌破壞而造成的約占1/3以上，管涌具有明顯的溯源性，由滲流出口逐漸向上游擴(kuò)延而形成滲流通道，作為滲流出口處的堤基上覆土層，其物理力學(xué)屬性對管涌的發(fā)生至關(guān)重要，值得深入研究[1]。

在管涌發(fā)生的條件機理研究方面，劉杰[2]、沙金煊[3]通過對土體顆粒進(jìn)行受力分析，得到了許多發(fā)生管涌破壞的臨界壓力表達(dá)式；陳建生等[4]利用有機玻璃砂槽開展雙層堤基滲透破壞試驗，詳細(xì)討論了雙層堤基破壞時對上覆黏土層滲透破壞過程的影響；賈愷等[5]利用自行研制的試驗裝置對雙層堤基管涌通道擴(kuò)展機制進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，雙層堤基管涌通道的擴(kuò)展取決于通道內(nèi)的沖刷水流、側(cè)壁滲透力和砂粒條件等因素；倪小東等[6]從細(xì)觀角度揭示了非穩(wěn)定流作用下管涌的發(fā)展過程及破壞規(guī)律；Ellmeijier等[7]和Van Beek等[8]給出了單一砂層堤基上臨界水頭的理論解答；Shamy等[9]運用顆粒流方法，對水位上漲時堤基發(fā)生管涌破壞導(dǎo)致大壩出現(xiàn)較大位移的過程進(jìn)行了模擬；Richards等[10]采用自行設(shè)計的真三軸滲透破壞試驗設(shè)備，對管涌破壞發(fā)展過程中的影響因素進(jìn)行了研究。不難發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)外對此類堤基管涌的研究多是從管涌破壞方向出發(fā)，且重點在于研究堤基管涌通道發(fā)展機理和確定管涌破壞臨界條件的方向上，未充分考慮管涌發(fā)生時，上覆土層和其他土層之間顆粒運移的關(guān)系，尤其是從細(xì)觀層面仍需要做大量的研究工作。因此，本研究將實際多元結(jié)構(gòu)堤基進(jìn)行簡化，針對上覆粗粒土中不同細(xì)料含量情況，通過準(zhǔn)確標(biāo)定細(xì)觀參數(shù)，采用離散元模擬堤基滲透變形發(fā)展過程并分析顆粒流失量等參數(shù)的變化規(guī)律，以期為進(jìn)一步認(rèn)識上覆土層對滲透破壞過程的影響提供參考。

2 顆粒流程序計算原理

2.1 固-液相方程

在固液兩相體系中，一般認(rèn)為流體是不可壓縮的，PFC3D中用連續(xù)性方程和平均Navier-Stokes[11]方程來描述的流體運動：

(1)

(2)

對于固體顆粒，在PFC3D中通過牛頓第二定律來實現(xiàn)模擬顆粒的運動，顆粒運動方程為：

(3)

(4)

2.2 流固耦合方程及過程

固體顆粒在單個流體網(wǎng)格內(nèi)的流動情況見圖1。

圖1 流體單元滲流示意圖

流體單元網(wǎng)格體積為ΔV=ΔxΔyΔz，假定流體單元網(wǎng)格內(nèi)包含np個顆粒，則流體單元網(wǎng)格內(nèi)的孔隙率為：

(5)

式中：dpi(i=1，2，…，np)為顆粒粒徑。

考慮流體單元網(wǎng)格內(nèi)土體顆粒的受力平衡條件，可得單個固體顆粒受到的作用力為：

(6)

式中：fdij為單個顆粒所受作用力分量;▽pj為流體壓力梯度分量。

對于穩(wěn)定無分叉流：

(7)

將公式(7)代入公式(6)，可得單個固體顆粒受到作用力的一般表達(dá)式：

(8)

當(dāng)雷諾數(shù)為1～10的層流時，German(1937)將水力半徑理論公式帶入Darcy公式得壓力梯度方程為：

(9)

對于雷諾數(shù)大于10的紊流，Ergun[12](1952)基于水力半徑理論提出了Ergun公式：

(10)

在顆粒流程序PFC3D中，顆粒與流體相互作用為一個動態(tài)循環(huán)平衡過程，其計算迭代過程如圖2所示。

圖2 PFC3D流固耦合計算迭代過程

3 數(shù)值模型建立

3.1 數(shù)值模型工況

為探究上覆粗粒土中細(xì)料含量不同時對堤基滲透破壞過程的影響，將上覆粗粒土中細(xì)料含量分別設(shè)置為10%、20%、30%。不同數(shù)值試樣的具體參數(shù)見表1。

表1 不同數(shù)值試樣的具體參數(shù)

3.2 細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定及模型生成

3.2.1 細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定 本研究利用PFC3D來模擬滲流破壞，在PFC3D中，顆粒運動規(guī)律主要取決于細(xì)觀參數(shù)摩擦系數(shù)[13]，因此在數(shù)值模擬之前，必須對顆粒的摩擦系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。研究表明，在散粒體材料中，材料的休止角是其摩擦特性的綜合體現(xiàn)[14]，因此本文采用“休止角標(biāo)定法”來對顆粒的細(xì)觀摩擦系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。首先在室內(nèi)試驗測得細(xì)礫和中細(xì)砂的宏觀休止角分別為43°21′、34°31′，然后采用休止角細(xì)觀模擬試驗(見圖3)，通過不斷調(diào)整顆粒細(xì)觀摩擦系數(shù)來獲取顆粒的細(xì)觀休止角，將得到的細(xì)觀休止角與宏觀休止角進(jìn)行對比，直到兩者接近或相等為止，最終得到粗礫和中細(xì)沙的摩擦系數(shù)為1.24與0.76。模型具體細(xì)觀參數(shù)如表2所示。

圖3 顆粒休止角細(xì)觀模擬試驗

表2 模型具體細(xì)觀參數(shù)

3.2.2 模型生成 PFC3D在模擬工況時，旨在探索水壓力作用下固體顆粒的細(xì)觀運移規(guī)律，不能也沒有必要按照實際工程情況來建立龐大模型，否則將生成數(shù)量巨大的顆粒，導(dǎo)致計算無法完成。管涌的發(fā)生除了滿足水力條件外，還需要滿足幾何條件，即填充顆粒能夠在骨架顆粒孔隙中運動，骨架顆粒與填充顆粒平均粒徑之比應(yīng)大于5[14-15]，因此本文數(shù)值模型中骨架顆粒與填充顆粒的粒徑分別取為2和0.4 mm。應(yīng)注意的是，該顆粒粒徑處理方法在試驗精度上可能會造成一定的誤差，但對研究滲透變形中顆粒遷移的過程是可行的。同時，為降低顆粒模型中總的自由度，運用土工離心機試驗中的相似性原理[16]，建立長×寬×高為24 mm×12 mm×12 mm的顆粒流模型如圖4所示。其中上覆粗粒土層厚5 mm，中間細(xì)砂層厚1.4 mm，下部粗粒土層厚5 mm，此外，為防止上覆土層與模型上部墻體發(fā)生接觸沖刷，除管涌口外，在墻體上部邊界生成顆粒粒徑為0.3 mm規(guī)則排列的固定顆粒邊界，邊界不會對滲透過程和計算結(jié)果產(chǎn)生影響。

參照表1及表2中模型細(xì)觀參數(shù)，利用PFC3D中fish語言編寫函數(shù)生成相應(yīng)土層顆粒，各土層之間賦予線性接觸模型，采用半徑擴(kuò)大法[17]生成土顆粒，先將顆粒粒徑縮小，再將顆粒粒徑放大到指定的孔隙率，而后對土顆粒施加重力并進(jìn)行循環(huán)計算，直至土顆粒間不平衡力較小或消除為止，以確保土層達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4 多層堤基顆粒流模型

3.3 流體網(wǎng)格劃分及監(jiān)測單元設(shè)置

PFC3D中運用固定粗糙網(wǎng)格法[18](fixed coarse-grid fluid scheme)對流體進(jìn)行處理，因此，需將流體區(qū)域劃分為若干流體單元網(wǎng)格，且應(yīng)確保所劃分的流體網(wǎng)格中均包含一定數(shù)量的顆粒。故考慮將整個模型沿長、寬、高方向分別劃分為8、4、4份，單個流體單元網(wǎng)格尺寸為3 mm×3 mm×3 mm。再進(jìn)行流體計算之前，需對邊界條件進(jìn)行設(shè)定，模型左側(cè)設(shè)定為施加水頭邊界，水頭壓力大小為200 kPa，上部、底部及側(cè)壁均設(shè)定為剛性不透水非滑移邊界，此外，將模型上部X=6 mm，Y=19.5 mm，Z=12 mm處設(shè)置為零壓力流體出流口，出流口長寬為3 mm×3 mm，數(shù)值模型及流體單元網(wǎng)格模型詳見圖5。應(yīng)注意的是，在左側(cè)邊界施加水頭之前，為避免流域內(nèi)形成紊亂的流場，應(yīng)首先將顆粒固定，然后施加水頭，直至流場趨于穩(wěn)定，此后釋放顆粒，讓固體顆粒與流體進(jìn)行相互作用。

圖5 顆粒流模型計算邊界及流體單元

在模型開始計算之前，為清晰記錄各土層不同部位顆粒流失的情況，分別在各土層設(shè)置以下監(jiān)測區(qū)域，上覆粗粒土層及細(xì)砂層從壓力上游端至下游端分別編號為S1、S2、S3、S4及Z1、Z2、Z3、Z4詳見圖6所示，由于細(xì)砂層對下部粗粒土層起阻擋作用，導(dǎo)致下部粗粒土層顆粒很難發(fā)生流失，因此不對下部粗粒土層中顆粒流失進(jìn)行監(jiān)測。

圖6 模型各土層監(jiān)測區(qū)域劃分

4 結(jié)果分析

4.1 上覆層細(xì)料含量10%滲透破壞過程

4.1.1 細(xì)料含量10%時細(xì)顆粒遷移過程 上覆層細(xì)料含量為10%時該堤基細(xì)顆粒遷移過程如圖7所示。

從圖7可以看出，因10%細(xì)料含量較少，上覆粗粒土層骨架顆粒間存在較大孔隙，在初始水頭壓力作用下，上覆粗粒土層中的細(xì)顆粒從上游端逐漸向管涌口運移，上覆粗粒土層中的細(xì)顆粒在管涌口陸續(xù)流失，但并未出現(xiàn)骨架顆粒被頂出及細(xì)砂層顆粒侵入上覆粗粒土層中的現(xiàn)象，且在細(xì)砂層Z3、Z4區(qū)有部分細(xì)顆粒已侵入上覆粗粒土層中(見圖7(a))。

在計算時間步達(dá)到30×104步時，上覆粗粒土層骨架顆粒中細(xì)顆粒持續(xù)從上游端向管涌口處移動，導(dǎo)致在上游水頭S1區(qū)出現(xiàn)較大孔隙，在細(xì)顆粒移動過程中，有部分細(xì)顆粒因遇到較小孔隙而被阻擋形成阻塞區(qū)，此時，細(xì)砂層顆粒持續(xù)進(jìn)入上覆粗粒土層中，因S1區(qū)有較大孔隙出現(xiàn)，Z1區(qū)細(xì)砂層已有部分顆粒進(jìn)入上覆粗粒土層中(見圖7(b))。隨著計算時間步達(dá)到50×104步時，上覆粗粒土骨架顆粒中細(xì)顆粒不斷從上游端向管涌口處移動，細(xì)砂層中顆粒進(jìn)入上覆粗粒土層中含量進(jìn)一步增加，有部分顆粒已進(jìn)入上覆粗粒土層中部，以至于細(xì)砂層出現(xiàn)較大變形(見圖7(c))。

4.1.2 細(xì)料含量10%時不同區(qū)域顆粒流失量 上覆粗粒土層中細(xì)料含量為10%時，堤基上覆粗粒土層和細(xì)砂層不同區(qū)域細(xì)顆粒流失量隨計算時步的變化曲線如圖8所示。

圖7 細(xì)料含量為10%時數(shù)值試樣模擬中顆粒遷移過程

圖8 細(xì)料含量為10%時各土層監(jiān)測區(qū)域細(xì)顆粒流失量情況

由圖8(a)可知，在數(shù)值試驗過程中，上覆粗粒土層上游端S1區(qū)細(xì)顆粒流失量最大，約35%左右，導(dǎo)致S1區(qū)骨架顆粒間有較大孔隙形成，其余區(qū)域細(xì)顆粒流失量較少。在試驗初期，上覆粗粒土層不同區(qū)域細(xì)顆粒隨計算時間步增加均存在流失。隨著計算時間步的增加，上游端S1區(qū)細(xì)顆粒持續(xù)流失，流失量不斷增大，細(xì)顆粒不斷從上游端流向管涌口處，同時，由于細(xì)砂層顆粒陸續(xù)進(jìn)入上覆粗粒土層中，導(dǎo)致上覆粗粒土層其余區(qū)域顆粒流失量幾乎不變，甚至S3區(qū)顆粒流失量存在先增加后減少的趨勢，這是因為細(xì)顆粒在S3區(qū)有阻塞區(qū)的形成。從圖8(b)可以看出，細(xì)砂層不同區(qū)域均有一定數(shù)量顆粒流失，其中，在管涌口下方Z4區(qū)顆粒流失量最大將近20%，因上游端S1區(qū)出現(xiàn)較大孔隙，使得Z1區(qū)顆粒流失量高于Z2區(qū)。

4.2 上覆層細(xì)料含量20%滲透破壞過程

4.2.1 細(xì)料含量20%時細(xì)顆粒遷移過程 圖9為上覆層細(xì)料含量20%時數(shù)值試驗堤基細(xì)顆粒遷移過程圖。細(xì)料含量20%時數(shù)值試驗細(xì)顆粒流失現(xiàn)象與細(xì)料含量10%時流失現(xiàn)象大體類似。不同的是，由于上覆粗粒土層中細(xì)顆粒含量為20%時相對于10%時細(xì)料含量有所增加，導(dǎo)致上覆粗粒土層骨架顆粒之間孔隙減少，以至在試驗初期，管涌口下方細(xì)砂層幾乎沒有顆粒侵入上覆粗粒土層中。

4.2.2 細(xì)料含量20%時不同區(qū)域顆粒流失量 圖10為上覆粗粒土層中細(xì)料含量20%時，堤基上覆粗粒土層和細(xì)砂層不同區(qū)域細(xì)顆粒流失量隨計算時步的變化曲線。與上覆粗粒土層中細(xì)料含量為10%細(xì)顆粒流失量曲線對比可發(fā)現(xiàn)，細(xì)料含量20%與10%的顆粒流失曲線基本類似。存在差異是，由于20%的細(xì)料含量對比10%的細(xì)料含量較多，上覆粗粒土層顆粒間接觸相對更加緊致，S1區(qū)細(xì)顆粒流失量相對較少，約為16%左右，且細(xì)砂層顆粒流失量也有所減少，大致為12%左右。

圖9 細(xì)料含量為20%時數(shù)值試樣模擬中顆粒遷移過程

圖10 細(xì)料含量為20%時不同區(qū)域細(xì)顆粒流失量情況

通過對比細(xì)料含量為10%、20%的顆粒流失曲線及遷移現(xiàn)象分析可知，在滲透力作用下，上覆粗粒土層中細(xì)顆粒在骨架顆粒孔隙間移動而后被帶出土體外，從而逐漸形成穩(wěn)定的管用通道，屬于典型的管涌破壞。

4.3 上覆層細(xì)料含量30%滲透破壞過程

4.3.1 細(xì)料含量30%時細(xì)顆粒遷移過程 上覆層細(xì)料含量為30%時該堤基細(xì)顆粒遷移過程如圖11所示。

從圖11(a)可看出，在數(shù)值施加水頭壓力初期，上覆粗粒土層僅在管涌口S4區(qū)域處存在細(xì)顆粒流失，且由于土樣較為密實，管涌口處出現(xiàn)骨架顆粒被頂出的現(xiàn)象，說明此時發(fā)生了土體整體推移的流土破壞。流土現(xiàn)象發(fā)生后，滲流破壞口形成，管涌口細(xì)顆粒加速流失。如圖11(b)所示，隨著計算時間步增加至30×104步，S3及S2區(qū)細(xì)顆粒也逐漸出現(xiàn)少量流失，同時細(xì)砂層Z4區(qū)部分細(xì)顆粒已侵入上覆粗粒土層中。當(dāng)時間步進(jìn)一步增加至50×104步過程中，管涌口處有大量綠色細(xì)顆粒夾雜著少許中間細(xì)砂層顆粒(紅色顆粒)噴涌而出，細(xì)砂層出現(xiàn)較大范圍的變形，且細(xì)砂層有明顯被向上“頂托”的現(xiàn)象存在，見圖11(c)。這是因為細(xì)砂層滲透系數(shù)較小，在堤基中起到阻隔作用，下部粗粒土層中從而存在較大水量，以致細(xì)砂層被頂托。

4.3.2 細(xì)料含量30%時不同區(qū)域顆粒流失量 上覆粗粒土層中細(xì)料含量為30%時，堤基上覆粗粒土層和細(xì)砂層不同區(qū)域細(xì)顆粒流失量隨計算時步的變化曲線如圖12所示。

由圖12(a)可知，在數(shù)值試驗計算過程中，上覆粗粒土層管涌口S4區(qū)細(xì)顆粒流失量最大達(dá)30%左右，其余區(qū)域顆粒流失量相對較少。在數(shù)值試驗初期，僅有曲線S4隨時間步的增加而增加，而其余曲線無明顯變化，表明此時僅在管涌口處存在細(xì)顆粒流失。當(dāng)計算時間步增加至30×104步時，曲線S3開始隨著計算時間步的增加而增加，S3區(qū)的細(xì)顆粒出現(xiàn)流失；當(dāng)計算時間步增加至50×104步時，S4及S3區(qū)細(xì)顆粒持續(xù)流失，且曲線S1開始隨著計算時間步的增加而增加，S1區(qū)細(xì)顆粒已開始流失，上游端S1區(qū)出現(xiàn)孔隙，這是由于上覆粗粒土層中骨架顆粒被頂出，導(dǎo)致骨架顆粒間孔隙增大所致。

從圖12(b)可以看出，細(xì)砂層管涌口下方的Z4區(qū)顆粒流失量最大，約為15%左右，其余區(qū)域顆粒流失量較少，這與上覆粗粒土層中細(xì)顆粒流失的規(guī)律基本類似。

圖11 細(xì)料含量為30%時數(shù)值試樣模擬中顆粒遷移過程

圖12 細(xì)料含量為30%時不同區(qū)域細(xì)顆粒流失量情況

通過對細(xì)料含量為30%的顆粒流失曲線及遷移現(xiàn)象分析可知，在管涌口局部土體發(fā)生了整體流失，表現(xiàn)為流土型破壞；隨后上覆粗粒土層與細(xì)砂層細(xì)顆粒逐漸流失并同步向上游發(fā)展，表現(xiàn)為管涌型破壞；堤基滲透變形綜合表現(xiàn)為介于流土和管涌的過渡狀態(tài)。

4.4 上覆粗粒土層下沉量

不同細(xì)料含量下上覆粗粒土層下沉量隨計算時間步的變化曲線如圖13所示，下沉量定義為上覆粗粒土層顆粒垂直向下運動距離總和。

圖13 不同細(xì)料含量的上覆粗粒土層下沉量隨計算時間步變化曲線

從圖13可以看出，上覆粗粒土骨架顆粒的下沉量隨著上覆粗粒土骨架顆粒中細(xì)料含量的減少而增加。同時，對比三者曲線起始端可以發(fā)現(xiàn)，10%細(xì)料含量下沉量與20%細(xì)料含量下沉量的曲線比較相似，因上覆粗粒土層有一定孔隙，在施加初始水頭壓力過后，細(xì)砂層顆粒進(jìn)入上覆粗粒土骨架顆粒中，導(dǎo)致上覆粗粒土層快速發(fā)生下沉。當(dāng)細(xì)料含量為30%時，由于上覆粗粒土骨架顆粒較為密實，在初始階段，上覆粗粒土骨架顆粒并未發(fā)生下沉，隨著計算時間步的增加，下沉量才開始急劇增加，說明當(dāng)上覆粗粒土層發(fā)生管涌破壞時，上覆粗粒土骨架顆粒在水頭壓力作用下會發(fā)生快速的沉降，當(dāng)上覆粗粒土層發(fā)生流土?xí)r，上部砂礫層初始并未沉降，而后才開始逐漸沉降。

4.5 細(xì)粒含量對滲透變形類型的影響

4.5.1 滲透變形判別與驗證 國內(nèi)外在土體的滲透變形判別上已有許多經(jīng)驗公式，可從土體細(xì)料含量、不均勻系數(shù)和土體孔隙直徑等方面來進(jìn)行判斷。根據(jù)本研究特點主要從細(xì)料含量上進(jìn)行判定，代表性的公式為劉杰[2]提出的在對缺乏中間粒徑砂礫料的研究中將土體中實際的細(xì)料含量P與最優(yōu)細(xì)料含量Pop進(jìn)行對比，得出滲透破壞的理論判別標(biāo)準(zhǔn)：

(11)

最優(yōu)細(xì)料含量Pop為：

(12)

式中：n為混合土料單元孔隙率。

從工程實際出發(fā)，劉杰[2]將公式(11)改寫為：

(13)

根據(jù)本文上述分析，不難發(fā)現(xiàn)將不同細(xì)料含量下堤基的滲透破壞形式與公式(13)對比可發(fā)現(xiàn)兩者基本相吻合，說明本研究在數(shù)值模擬上是正確的，是可以表征實際問題的。

4.5.2 上覆層細(xì)粒含量對顆粒移動的影響 土體顆粒在水的作用下運移需要滿足水力條件和幾何條件。細(xì)顆粒含量越低幾何條件(孔隙通道)越容易滿足。細(xì)料含量為10%、20%時顆粒遷移現(xiàn)象大體類似，因細(xì)料含量較少，骨架顆粒間存在較大孔隙，在水壓力的作用下細(xì)顆粒在骨架顆粒間運動并發(fā)生流失，表現(xiàn)為管涌型破壞。此時顆粒移動的細(xì)觀特性為：上覆粗粒土層中細(xì)料含量越少，則細(xì)砂層細(xì)顆粒侵入上覆粗粒土骨架顆粒中時間越早，且侵入細(xì)料含量越大，表明當(dāng)上覆粗粒土層為間斷級配管涌土?xí)r，上覆粗粒土層中的細(xì)料含量越少，細(xì)砂層越易受到破壞。

當(dāng)細(xì)料含量為30%時，為過渡性狀態(tài)，流土和管涌變形伴隨發(fā)生。此類變形顆粒運移的細(xì)觀特點表現(xiàn)在，上覆粗粒土骨架顆粒與細(xì)砂層細(xì)顆粒流失幾乎是同步的，且由于下部粗粒土骨架顆粒中垂向水壓力的存在，使細(xì)砂層在Z4區(qū)出現(xiàn)流失及“頂托”現(xiàn)象，在施加上游水頭壓力初期，中間細(xì)砂層顆粒并未發(fā)生流失。在這種情況下，上覆粗粒土層一旦發(fā)生破壞，隨著管涌通道的貫通，將會形成較大的滲透破壞。

5 結(jié) 論

本文在PFC3D細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定時，采用“休止角標(biāo)定法”，準(zhǔn)確、快速地建立了材料宏-細(xì)觀參數(shù)間的聯(lián)系，能有效地模擬粗粒土滲透變形的發(fā)展過程，獲得了滲透變形的細(xì)觀參數(shù)和運移特點，可為三維顆粒流數(shù)值模擬中細(xì)觀參數(shù)的標(biāo)定提供一定參考，并得到以下結(jié)論：

(1)上覆粗粒土層中細(xì)料含量為10%、20%時，在水壓力作用下細(xì)顆粒在骨架顆粒間運動并發(fā)生流失，表現(xiàn)為管涌型破壞，且上覆粗粒土層中細(xì)料含量越少，細(xì)砂層越易破壞。

(2)當(dāng)細(xì)料含量為30%時，首先管涌口附近土體發(fā)生流土型破壞，而后上覆粗粒土骨架顆粒與細(xì)砂層顆粒同步流失并逐步向上游發(fā)展，表現(xiàn)為管涌型破壞，整體顆粒流失呈現(xiàn)為過渡性滲透破壞。

(3)上覆粗粒土層為管涌型土?xí)r，上覆粗粒土骨架顆粒在水頭壓力作用下會發(fā)生快速的沉降，當(dāng)上覆粗粒土層為非過渡性土?xí)r，上覆粗粒土層初始沒有沉降，而后才開始逐漸沉降，且上覆粗粒土骨架顆粒的沉降量隨著上覆粗粒土骨架顆粒中細(xì)料含量的減少而增加。