首页注释：本案例探讨了管涌形成机理的问题。本案例涉及到的内容主要有渗透力、管涌、达西定律和临界水力坡降等有关土的渗透性有关知识点。作者：程龙飞，岩土工程专业，工学博士，教授，硕士生导师，主要从事地质灾害监测预警实用技术、安全评价与风险管理和智慧工程等方面的研究；工作单位：重庆三峡学院。在此特别指出，本案例充分参阅了前人发表的文章，为了避免版权纠纷，仅供教学使用。
摘要：98年洪水中，长江干堤堤基管涌占较大险情总数的52.4%，居各种险情之首。堤基管涌问题严重威胁堤防工程的安全，是堤防工程中最普遍且难以治愈的心腹之患。因此，研究管涌形成机理，对管涌的预防和控制，具有重要的现实意义。本文本文采用砂槽模型试验的方法，对长江中下游典型的单层、双层堤基管涌分别进行了试验研究，观察到了管涌发生、发展和导致溃堤的全过程，得到了相应的堤基管涌破坏的临界水平平均水力坡降，分析了不同堤基条件下管涌机理的特点和差异。本案例是针对管涌形成机理，通过模型试验使学生对土的渗透性有直观的了解，可为学生今后解决同类型工程灾害问题提供理论支撑和实践经验。
关键词：管涌；模型试验；形成机理
引言：管涌是指在渗流作用下，一定级配的无黏性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道，从而引发土工建筑物或地基发生破坏的现象[1]。发生管涌破坏一般有个随时间逐步发展的过程，是一种渐进性质的破坏。首先，在水流作用下，较细的颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失；之后，土体的孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也会相继被水流带走；随着上述冲刷过程的不断发展，会在土体中形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷或其他类型的破坏。管涌通常发生在一定级配的无黏性土中，发生的部位可以在渗流逸出外，也可以在土体内部，土是否发生管涌，首先决定于土的性质。一般黏性土只会发生流土而不会发生管涌，故属于非管涌土。在无黏性土中，发生管涌必须具备相应的几何条件和水力条件。在长江中下游，土的性质确定的前提下，发生管涌就主要取决于水的渗透力。渗透力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件，可用发生管涌的临界水力坡降来表示。但至今，管涌临界水力坡降的计算方法尚不成熟，国内外学者提出的计算方法较多，但计算结果差异较大，故还没有一个公认合适的公式。对于一些重大工程，应尽量由渗透破坏试验确定。本案例可以加深岩土工程相关专业研究生、本科生对土的渗透性等理论知识以及在工程实践的应用有深入的了解，从而为将来的学习和工作奠定扎实的基础。
背景介绍：江河堤防是我国防洪工程体系的重要组成部分，在长江、黄河等七大江河的中下游地区，堤防是防御洪水的最后屏障[2]。堤防顺河而筑，为了获取更多耕地，堤线愈加靠近河岸，对基础很少有进行选择的余地，且绝大多数堤防未作基础处理，大多数堤防都修建在透水地基上；另外，堤防还受河势影响，一些河段深泓己临近堤脚，堤岸合一，迎流顶冲；而且由于取土修堤、抢险堵口或是溃口冲刷，破坏了堤后覆盖层，形成众多坑塘，堤脚也未加保护。当遭遇洪水时堤防经常发生管涌、滑坡、崩岸和漫溢等险情，严重威胁着堤防的安全，其中管涌险情最为常见且危害极大。据统计，堤防溃决以上都是由于管涌破坏造成的[3]。根据1998年洪水期间长江中下游堤防工程较大险情的统计资料，堤基管涌占险情总数的52.4%，居各种险情之首[4]。
堤基管涌离堤内脚的距离有远有近，近可就在堤脚，远者可达400 m甚至1000 m，曾有人给出定量的概念，距堤脚30 m以内的管涌为特大溃口性险情，30-50 m范围为溃口性险情，50-100 m范围为重大险情，但只是经验的说法。对于很远处的管涌对堤防的危害性到底有多大，是否需要抢险，什么位置的管涌必须进行抢险等等，仍缺乏科学、系统的答案。为此，本案例针对长江堤防进行了大量的物理模型试验，拟通过对管涌发展机理的观察和定量研究，提高管涌除险设计和抢险的科学性。
内容：
一、单层透水堤基管涌机理模型试验
通过该模型试验，观察单层均质透水堤基中管涌发生、发展并导致溃堤的机理和过程，得到管涌发生后堤基能够承受的临界水平平均水力坡降。该试验是一基本试验，通过与双层透水堤基试验结果进行对比，可找出不同堤基结构类型之间管涌的区别和规律。
（一）模型制作
从偏于安全和便于观察试验现象考虑，堤身由光滑的有机玻璃板模拟。如图1所示的砂槽模型中，砂样长225 cm、宽80 cm、高60 cm，采用水下分层抛填方法装样，每层装填的厚度约5 cm，装至设定高度后用刮板找平，试验用料可参阅姚秋玲所述[5]。适当降低水位后用长的有机玻璃板覆盖，玻璃板后堤后砂层裸露。有机玻璃板上采用螺杆均匀加压，保证有机玻璃板与砂样的紧密接触。在有机玻璃板与两侧壁和进水口挡板的接触处用玻璃胶密封止水，待玻璃胶充分固化后进行试验。
图1模型槽垂直剖面示意图
（二）试验过程
试验采用逐级增加水头的方式，每级水头渗透变形稳定后再继续抬高水头进行后续试验。渗透变形稳定的判别标准是渗水清澈且没有砂粒带出，测压管水位和渗流量稳定。为获得破坏坡降的真实值，在试验后期模型接近破坏时，适当减小水头递增量，每级增加的水头为一水平平均水力坡降增加2-2.5 cm（水平平均水match力坡降增加0.014-0.018）。为便于叙述，将有机玻璃板称作堤身，有机玻璃板边界即渗流出口处，称为堤内脚。典型试验阶段的现象如下：
1.水头增加至8.5 cm时，此时的水平平均水力坡降
=0.061，出口水力坡降
>0.28，渗流量Q=2.1 ml/s，堤内裸露砂层一直没有砂沸渗透变形现象发生。
2.当水头增加至12.1 cm，堤内出现两处较明显的砂眼，一处紧靠堤内脚，另一处距堤内脚约18 cm，两处均是砂眼内有细砂上下翻腾，有极少量的细砂带出并堆积在砂眼周围，持续一段时间后，水变清，不再有细颗粒从砂眼内带出，测压管水位和渗流量稳定，最终在砂眼周围形成直径约1 cm的小砂盘，此时
=0.086，出口水力坡降
>0.37，Q=2.9 ml/s。逐级增加水头分别至17.1 cm、22.2 cm、27.3 cm、30.2 cm，期间砂眼周围的砂盘增大但有限，渗流量与水平平均坡降基本呈线性关系（图2），但砂眼仅发生在堤内近堤脚附近的砂层内，大部分在堤内以内，堤基内有机玻璃板下并未见渗透破坏出现。水头30.2 cm，砂眼中不再带砂时，
=0.216，出口水力坡降
>0.74，Q=7.35 ml/s。
图2渗流量与水平平均坡降关系曲线
3.水头增加至32.3 cm，堤内砂眼冒浑水带砂，并且紧靠堤内脚处的砂沸往玻璃板内发展约2 cm，之后又渐渐稳定下来，不再有砂粒带出，此时
=0.231，出口水力坡降
>0.77，Q=8.1 ml/s。渗流量与水平平均坡降开始偏离线性关系。逐级增加水头分别至35.1 cm、37.6 cm，玻璃板内逐渐形成蜿蜒曲折的管涌沟槽，并向上游发展，表现为在水平渗透力作用下沟槽前端玻璃板下的砂粒起动并被水流向下游输送。沟槽边界上的细颗粒也有被水流起动向下游输移的现象，但量较少，渗流量与水头不再呈线性关系。水头37.6 cm时，涌沟槽向上游发展至时就稳定下来，此时
=0.269，水力坡降
>0.77，Q=8.1 ml/s。期间当水头35.1 cm且渗透变形稳定时，测得的出口坡降
>0.83，接近砂层的浮密度，这是整个试验过程中测得的最大出口坡降。
4.抬高水头至40.0 cm，管涌沟槽长度和渗流量呈加速增长的趋势，持续该级水头至75分钟时管涌沟槽长度增加到60 cm，150分钟时为80 cm，170分钟时为100 cm，192分钟时为140 cm（刚好与水箱连通），此时
=0.286，出口水力坡降
>0.45，Q=12.3 ml/s，管涌沟槽宽约2-3 cm，深度小于1cm，呈枝权状向上游发展。与上游水箱连通后，堤基的破坏型式变为沟槽管流的冲刷破坏，管涌沟槽的宽度、深度、流量和带砂量逐渐加速增大，并最终导致堤基整体管涌破坏。
图3末级水头管涌沟槽长度与历史的关系曲线
图4末级水头渗流量与历时的关系曲线
（三）试验结果与分析
1.管涌发展过程分析
（1）无明显渗透破坏阶段：试样饱和后，逐级提高水头，一旦上下游形成水头差，堤基内部就会渗流，由于单层堤基堤后砂层裸露，因此堤后整个砂层渗流出逸，水头不高时，堤基内部保持稳定状态，只是清水出逸，没有其他明显现象发生。提高水头，在堤内脚附近有部分砂粒在渗流作用下失去平衡，上下翻腾，形成砂眼，较细颗粒被带出形成砂环，而较粗颗粒上下翻腾后沉积下来，于是在渗流出口处形成反滤，一定程度上提高了堤基抵抗渗透破坏的能力。因此砂子上下翻腾了一段时间以后，又渐渐稳定下来，随着水头的升高，堤内脚处的砂沸渐渐剧烈，规模较前扩大，与前面过程类似，也渐渐稳定下来。此过程中，渗流量与水头基本呈线性关系。
（2）堤基砂层局部渗透破坏阶段：直至水头高至一定值时，砂沸的面积延伸至有机玻璃板下，逐渐形成往上游方向发展的浅沟即管涌通道，观察并分析发现，浅沟的最前端不断有砂粒在水平向渗透力作用下失去平衡而起动，又在水流作用下被输送至下游，由于砂层并非理想中的绝对均匀，因此在发展的过程中，不断寻找最薄弱点，浅沟类似小溪状渐渐往上游发展，并像树权一样在主通道周围形成许多的枝权。管涌通道发展至一定位置时，会逐渐稳定下来，堤内脚出口处不再往外带砂，通道内部砂粒运动也逐渐停止，观察测压管读数以及渗流量，都保持不变，这时就表明管涌的发展稳定下来，也就是管涌发展过程中的自愈现象。
管涌自愈现象可以由以下几个方面来解释：a)刚升高水头时，砂粒不断被输送到下游，细颗粒和少量粗颗粒被带出孔口，但随着时间的延续，较粗颗粒逐渐积聚在孔口附近区域，因而该区域具有一定的反滤作用，从而提高了该区域抵抗渗透破坏的能力；b)被水流带出的砂粒堆积在孔口形成砂盘，砂盘的升高降低了作用水头；c)管涌通道渐渐变宽加深，增大了过流断面；d)管涌通道周边的细颗粒逐渐减少，粗颗粒逐渐增多，颗粒起动流速增大。在这四者的共同作用下建立了新的平衡，致使砂颗粒不再起动和输移，于是渗透破坏停止，管涌通道不再发展。此时，若保持上下游水头不变，且不存在外力干扰，管涌的发展就会暂时停止。继续升高试验水头，管涌通道最前端又有砂粒起动，重复上述过程，通道逐渐往上游发展，之后达到自愈。这就解释了实际工程中汛期出现管涌的地方，并非全部都导致最后的破坏。如荆江大堤观音寺堤段蔡老渊中的管涌已存在余年，但堤基并未破坏。离堤脚远处的砂沸渐渐剧烈，而后又渐缓，再剧烈，如此循环，但始终在原有的位置，没有往上游发展形成通道的趋势。
（3）堤基整体破坏阶段：直至水头达到一定高度，超出临界水头时，水力坡降超出临界坡降，通道将持续发展并与上游进水口连通，无法再建立起上述平衡。连通后管涌沟槽内的流速和流量不断增大，冲刷并带出更多的砂粒，形成宽且深的破坏通道并导致溃堤。
2.管涌位置分析
单层堤基管涌开始于堤内脚附近，沿堤基砂层顶面形成管涌通道，超出临界水头后，与上游贯通破坏，未出现深层破坏现象。分析认为主要有以下原因：
（1）堤基砂层顶面是渗径最短的一条流线，同一级水头下，沿此流线的水力坡降最大。
（2）愈向下层，土体应力愈大，局部土体脱离整体向外移动的条件越差。因而同样的水力条件下，表层土易发生渗透破坏。
由此表明，对于单层均匀砂性堤基，管涌破坏导致溃堤的危险地带是在堤基表层，从渗流稳定的角度出发，渗流控制的重点应在堤基表层。
3.临界水力坡降及管涌破坏时间
对试验用的粉细砂，模型管涌破坏的临界水头约为38.8 cm，临界水平平均水力坡降约为0.278。在水平平均水力坡降小于0.278时，堤防不会发生管涌破坏，超出临界水力坡降，管涌就会持续向上游发展，最后与上游连通，溃堤破坏。
若模型几何比尺
=40，则相当于原型水头为15.52 m，堤基砂层厚24 m，堤底宽1.4×40=56 m，则管涌沟槽形成至发展到与外水连通需要的时间为：
按完全紊流为
按层流为
而真实的时间应在两者之间并偏向完全紊流的结果，而管涌通道与外水连通时的渗流量应在151.3-530.6 ml/s之间。
若模型比尺
10，则管涌沟槽发展并与外水连通需要的时间应在10.1-32小时之间，这说明，当堤身和堤基厚度几何相似时，矮堤比高堤的管涌溃堤时间更短，也更容易发生管涌溃堤事故。
4.顶面测压管水头线变化过程
由于单层均匀堤基情况下，管涌发生在堤基砂层的顶面，反映在模型中即是在砂层顶面与有机玻璃板的接触面上，因而模型顶面测压管水头可以较好体现这一发展过程。但是由于堤基并非理想中绝对均匀，因而通道并不是完全与顶面测压管所在中线重合，因此也不是绝对准确的反映，只能是大致趋势，见图5、图6所示。
图5是尚未形成管涌通道之前砂层顶面测压管水头的分布情况。试验中反复测量可知，未形成管涌通道之前，仅堤后发生砂沸，砂层在各级水头下稳定渗流，同一级水头下，布置在砂层顶面的测压管读数以及堤基渗流量几乎保持不变。一旦管涌通道形成，同样保持水头不变，但随着时间的延长，测压管水头线逐渐降低，管涌通道沿水头线较陡处水力坡降大渐渐往上游发展，砂层内部水头逐渐调整，至渗径长度满足水头线调整之后堤基坡降不超过临界坡降时，又达到一个稳定状态，通道发展至某一位置后停止，管涌自愈，如图6所示，水头线由回落变化至。水头达到一定高度后，通道往前发展加速，测压管读数渐渐回落，至管涌通道贯通时，测压管读数起伏较大，大量水砂由下游渗流出口汹涌而出，管涌破坏。时间更短，也更容易发生管涌溃堤事故。
图5管涌涌道形成之前顶面水头线变化过程 图6通道发展过程中顶面水头线变化过程
（四）单层堤基模型试验小结
1.当水头低于临界水头时，即使出现管涌，但其破坏范围有限并且最终能够稳定，或者说可以逐渐达到自愈。一旦水头超出临界值，管涌持续向上游发展，最终与上游连通，溃堤破坏。
2.管涌是从堤内脚处开始，在水平渗透力的作用下，沿堤基砂层顶面不断有砂子起动并被带至下游，形成管涌通道。
3.针对本试验所用砂样，单层堤基管涌破坏的临界水力坡降为0.278。
二、双层堤基管涌模型试验
堤基表层为较薄的弱透水粘上层，下层为深厚强透水砂层，这是沿江较普遍的双层结构堤基类型。对这种堤基，由于在堤外受水流冲刷作用，深涨下切，使江水直接进入下部砂层，汛期高水位时堤内弱透水层下形成很高的承压水头，容易发生管涌险情。
本试验模拟双层结构堤基类型，研究双层结构堤基管涌发生、发展以及最终溃堤破坏的机理和过程，并与单层堤基管涌进行比较，，找出其间的区别和规律。
（一）模型制作
砂模型长，宽，高，砂模型制作方法与单一砂层透水地基试验相同，不同的是，顶部的有机玻璃板长，将下卧砂层全部覆盖，四周用玻璃胶密封止水，仅在中线上距上游进水口处预留一直径的圆孔出流，直通砂层。其中，有机玻璃板模拟堤身和弱透水的表土层，预留圆孔模拟汛期在堤后薄弱环节处形成的管涌孔。模型砂的性质同前。
（二）试验过程
试验采用分级增加水头的方式，每级水头渗透变形稳定后再继续抬高水头进行后续试验。典型试验阶段的现象如下：
1.水头H=3.6 cm（水平平均水力坡降
=0.026），仅在预留管涌孔的周边有两处小砂眼，砂眼内较细颗粒上下翻腾，孔中间大部分区域未见砂眼，渗水清澈，渗流稳定时出口水平坡降
>0.41，渗流量Q=0.17 ml/s。当H=6.5 cm（
=0.044）时，沿孔边缘处又有几处砂眼出现，但孔中间大部分区域仍未见砂眼，渗水很快变清，玻璃板下面距孔边缘范围内表层砂粒有松动现象，渗流稳定后
>0.60，Q=0.23 ml/s。图7为渗流量和水平平均水力坡降的关系曲线，可以看出，在此水头范围内，渗流量和水头基本呈线性关系。
2.增加水头至H=9.7 cm（
=0.069），孔内砂子鼓起并超出玻璃板顶面，在水流作用下部分砂粒被带出孔口，在孔周围形成砂环，渗流稳定后
>0.425，渗流量Q=0.95 ml/s，Q-
曲线已偏离前面的线性关系，表明堤基己出现渗透破坏。逐级升高水头分别至14.8 cm、19.5 cm、24.5 cm、26.8 cm、28.9 cm，期间可观察到玻璃板下逐渐形成浅沟管涌通道，浅沟最前端砂粒在水平渗透力作用下起动，之后在管涌通道内水流作用下逐渐向下游输移，粗略肉眼观察，通道内细砂粒的移动速度约为2.5 cm/s，通道宽度自渗流出口向上游总体上是逐渐变窄，最大宽度约1.5 cm，估计深度为几毫米。与单层堤基试验相同，通道类似小溪状逐渐向上游发展，并有枝权状的小沟槽出现。水头26.8 cm时，通道末端距下游孔口垂直距离为37 cm。水头28.9 cm时，持续试验的时间为44小时，管涌沟槽仍未与上游水箱连通。
图7渗流量与水平平均坡降关系曲线
3.当水头增加至31.1 cm时，通道发展迅速，很快与上游水箱连通，测得渗流量为7.5 ml/s，此时迅速降低水箱水位，停止试验，测得砂盘直径约38 cm，厚约1.5 cm。将上覆玻璃板小心取下，测得管涌通道的最大宽度约4 cm，最大深度约5 mm。
（三）试验结果与分析
1.管涌发展过程分析
与单层堤基相同，双层堤基管涌的发展过程也可以概括为低于临界水头时的无明显渗透变形阶段、局部渗透变形达到自愈阶段，以及超出临界水头后的堤基整体渗透破坏阶段。对双层堤基，一旦出现管涌，管涌通道向上游发展的机理是管涌通道前端的砂颗粒在水平渗透力作用下克服摩阻力而起动，之后在水流作用下被输送至下游。输送至下游管涌孔口附近的砂粒，被水流带出孔口并逐渐积聚在孔口周围形成砂盘。在管涌通道内水流的作用下，通道周边的细颗粒也在水流作用下起动并向下游输送，通道被冲深并间断伴有坍塌现象发生，因而试验过程中通道逐渐变宽加深。因此，管涌通道向上游发展必须具备三个条件：一是在管涌通道前端水平渗透力能够克服摩擦力使砂粒起动，二是管涌沟槽水流能够输送砂粒，三是砂粒能够被水流带出孔口，三个条件当中任一条件不满足，管涌通道将停止向上游发展，达到自愈，自愈的原因分析与单层堤基相同，不再赘述。
但是与单层堤基不同的是，由于双层堤基管涌孔口处渗流场的三维效应，因而渗流出口处局部水力坡降很大，导致出现局部渗透变形时的水力坡降要比单层堤基小，因此管涌破坏的临界水平平均水力坡降也比单层堤基小，为0.214。
2.管涌位置分析
双层堤基管涌，自管涌孔口出流后，沿有机玻璃板下砂层顶面形成蜿蜒曲折的管涌通道，反映到实际堤防中，就是沿表土层下砂层的顶面逐渐形成管涌通道。也就是说，双层堤基情况下，表土层下的砂层顶面是堤基的薄弱处，管涌破坏是在砂层顶面发生的，砂层深部不会发生破坏，其原因分析与单层堤基相同，不再赘述。
3.单层堤基管涌与双层堤基管涌之间的异同点
双层堤基管涌与单层堤基管涌之间的相同点，体现在管涌都发生在砂层的顶面，管涌通道都犹如蜿蜒曲折的小溪，逐渐向上游扩展，属于水平向浅层管涌破坏当水头低于临界水头时，即使出现管涌，但能达到自愈。而双层堤基管涌与单层堤基管涌之间的不同点，则是发生局部渗透变形以及最后破坏的临界水力坡降都不同，前者较后者要低。
（四）双层堤基模型试验小结
1.当水头低于临界水头时，即使出现管涌，但其破坏范围有限并且最终能够稳定，或者说可以逐渐达到自愈一旦水头超出临界值，管涌持续向上游发展，最终与上游连通，溃堤破坏。
2.管涌是从管涌孔口出流点处开始，在水平渗透力的作用下，沿堤基砂层顶面不断有砂子起动并被带至下游，形成管涌通道。
3.针对本试验所用砂样，双层堤基管涌破坏的临界水平平均水力坡降为。
4.与单层堤基管涌相比，管涌通道的位置、形状以及管涌发展的机理、过程都相似，但双层堤基管涌发生局部渗透变形以及最终破坏的临界水平平均水力坡降都较单层堤基小。
三、结论
本案例对长江中下游较典型的单层、双层透水堤基分别进行了管涌模型试验，研究了不同堤基结构管涌发展的过程和机理。可以得到以下结论：
（一）低于临界水头时，即使发生堤基管涌，但管涌破坏区的范围是有限的，最终会达到渗透稳定状态，即管涌是可以自愈的。超过临界水头后，堤基管涌破坏会一直发展并最终与外水连通，连通管流的冲刷破坏导致堤基的整体破坏和堤防溃决。
（二）单层透水砂基，管涌破坏沿着堤身与砂层的接触面向上游发展，主要是水平渗透力导致砂粒失稳并被水流带出孔口导致的堤基砂层破坏，在管涌通道与外水连通前，管涌通道的尺寸并不大，且宽度大于深度，模型中管涌通道的宽度为2-3 cm，深不足1 cm。单层粉细砂堤基的管涌破坏临界水平平均坡降为0.278。
（三）对由表土层和下卧粉细砂层构成的双层堤基，一旦表土层被顶穿产生管涌，堤基管涌破坏的位置和发展机理与单层堤基相同，管涌通道尺寸与单层堤基的相当。但管涌破坏临界水平平均坡降比单层堤基的要小，约为0.214。
长江中下游堤防管涌机理模型试验分析案例
教学指导手册
教学目的与用途：
1.本案例适用于全日制土木水利工程类硕士专业研究生的专业基础课《高等土力学》。管涌是长江中下游一种常见的渗透破坏，特别是当遭遇洪水时，严重威胁堤防的安全。而了解管涌的形成机理对于管涌的防治具有重要的指导意义。
2.通过此教学案例，使研究生掌握管涌的形成机理，进一步掌握渗透力、达西定律、管涌和临界水力坡降等由于土的渗透所造成的工程灾害等相关理论知识。此外，此教学案例也可用于土木工程相关本科专业的教学。
3.通过案例讲解使学生对管涌的形成机理进行深入的分析与探讨，在此基础上通过组织学生进行其它类似案例的实践，为学生今后进行科研、工程建造提供理论支撑和实践经验。
教学内容：
1、涉及知识点
（1）土的渗透性；
（2）达西定律；
（3）临界水力坡降；
（4）管涌。
2.理论依据及分析思路
（1）理论依据：
渗透性是土的三大工程性质之一，管涌又是土的渗透性所造成的灾害之一。在室内对管涌进行模拟，以了解管涌形成的时间和过程，可以使得学生对于管涌的形成有更加直观的认识，可为管涌的防治提供理论基础。
（2）分析思路
本案例先是将管涌物理模型试验分成单层透水堤基和双层透水堤基两类。然后对每类透水堤基分成模型制作、试验过程、试验结果与分析、小结四个步骤，从而对管涌的形成机理进行直接观察和定量描述，提高管涌除险设计和抢险的科学性。
建议课堂计划：
时间安排：根据教学需要，整个案例课的课堂时间控制在6学时，以便比较充分地了解案例所涉及的知识点，以下是根据课程时间进度安排的课堂学习计划。
课前计划：发放案例材料，提出课后思考题，请学生在课前完成阅读和初步思考。
课中计划：课堂前言，明确该案例主题（20分钟）；案例讲述，案例总体介绍，引导学生分析和认真学习该案例的理论知识点，并提出思考题（120分钟）；分组讨论（20分钟）；小组发言（20分钟一个小组，4组）；案例总结：包括案例中的关键知识点，以及如何运用理论知识去分析和解决实际问题（30分钟）。
课后计划：通过案例分析和总结，使学生掌握管涌、土的渗透性、临界水力坡降、达西定律等知识点以及在实际问题中的分析应用，然后布置相关作业，以论文或者报告形式写出案例分析，并对难点和易错点可以进一步研究。
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