【中華百科全書●工學●管湧】

楊籍富

【中華百科全書●工學●管湧】

 

管湧（Piping），傳統之定義為：土粒被滲流水帶走，導致土中形成集中水流之通道如管者，稱為管湧。

 

管湧如發生於土石壩下之基礎或壩體與壩基之接觸面，則可能造成土石壩之崩潰；

 

如發生於混凝土重力壩之底面，則可能因摩擦阻力之降低而引起壩之滑動或沈陷。

 

近年來，由於理論及分析方法之進步，有不少人提出水力破裂（HydraulicFracturing）之理論於管湧成因之解釋。

 

水力破裂之條件，可用下式表示之：（見圖1）上式，u為滲流水壓，通常等於水庫全額水壓（見圖2）為土壤所受到之最小主應力（MinorPrincipalStress）（見圖3）為土壤之張力強度（TensileStrength）若土石壩之止水塹（KeyTrench）太狹窄，則因止水塹上方之拱效應（Arching），而致止水塹中填土之垂直壓力遠低於覆蓋土壓（OverburdenPressure）。

 

因此，止水塹中填土之最小主應力，可能低至滿足水力破裂之條件。

 

滲流水壓u愈高，則水力破裂愈易於發生。

 

止水塹上游如果易於透水，則水庫之全額水壓將作用於止水塹之上游面。

 

因此，止水塹之上游宜有完善之灌漿或其他措施；

 

止水塹下游則宜排水完善；

 

此水塹下之截水（Cut-Off）可能不利於上游u值之消散。

 

水力破裂常由止水塹上游面之某點開始，然後發生於平行土石壩長軸方向，其後在止水塹中部發生垂直土石壩長軸之破裂，最後在止水塹之接近下游面部分發生平行土石壩長軸之破裂。

 

至此，水力破裂貫穿整個止水塹，集中滲流水開始擠進止水塹下游之壩底與壩基之界面並造成沖蝕（Erosion）。

 

此種界面集中滲流並擴展至止水塹之上游，終因全面性之內部沖蝕（InternalErosion）而造成一條或多條管湧。

 

以前認為管湧只發生在非凝聚性土壤，而不發生在黏土。

 

但自水力破裂理論出現之後，並經室內試驗、野外模型試驗，以及實際發生之案例，加以證實，黏土亦可能因水力破裂而產生管湧現象。

 

（洪如江）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=9073