第一章土的滲透性

1、第一章第一章 土的滲透性土的滲透性第一節(jié)第一節(jié) 概述概述碎散性碎散性多孔介質(zhì)多孔介質(zhì)三相體系三相體系孔隙流體流動孔隙流體流動能量差能量差土土土顆粒土顆粒土中水土中水滲流滲流互相互相關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)互相互相影響影響土力學(xué)重土力學(xué)重 要課題要課題滲流滲流滲透性滲透性土具有被水、液體等透過的性質(zhì)土具有被水、液體等透過的性質(zhì)水、液體等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象水、液體等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象透水層透水層不透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流土石壩壩基壩身滲流防滲體防滲體壩體壩體浸潤線浸潤線滲流問題：滲流問題：1. 滲流量？滲流量？2. 滲透破壞？滲透破壞？3. 滲透力？滲透力？工程實(shí)例工程實(shí)例透水層透水層基坑基坑板樁

2、墻板樁墻滲流問題：滲流問題：1. 滲流量？滲流量？2. 滲透破壞？滲透破壞？3. 滲水壓力？滲水壓力？工程實(shí)例工程實(shí)例第一節(jié)第一節(jié) 概述概述滲流問題：滲流問題：1. 滲流量滲流量Q？2. 降水深度？降水深度？透水層透水層不透水層不透水層天然水面天然水面水井滲流：水井滲流：漏斗狀潛水面漏斗狀潛水面Q降雨入滲引起的滑坡降雨入滲引起的滑坡滲流問題：滲流問題：1. 滲透力？滲透力？2. 入滲過程？入滲過程？事故實(shí)例事故實(shí)例第二節(jié)第二節(jié) 土的滲流性土的滲流性一滲流中的水頭與水力坡降一滲流中的水頭與水力坡降二滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律二滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律三滲透系數(shù)的測定及影響因素三滲透系數(shù)的測定及影響因素能量方程

3、能量方程滲流速度的規(guī)律滲流速度的規(guī)律滲透特性滲透特性四層狀地基的等效滲透系數(shù)四層狀地基的等效滲透系數(shù)地基的滲透系數(shù)地基的滲透系數(shù)ABL透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻滲流為水體的流動，應(yīng)滿滲流為水體的流動，應(yīng)滿足液體流動的三大基本方足液體流動的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程：連續(xù)性方程、能量方程、動量方程程、動量方程一、滲流中的水頭與水力坡降一、滲流中的水頭與水力坡降第二節(jié)第二節(jié) 土的滲流性土的滲流性zpgvhw 22wpzh n 總水頭總水頭（伯努利定理）（伯努利定理）： 單位單位重量重量水體所具有的能量水體所具有的能量 位置水頭位置水頭Z Z：水體的位置勢能（任選基準(zhǔn)面

4、）：水體的位置勢能（任選基準(zhǔn)面） 壓力水頭壓力水頭p/ w：水體的壓力勢能（：水體的壓力勢能（p孔隙水壓力）孔隙水壓力） 流速水頭流速水頭V2/(2g)：水體的動能（對滲流多處于層流：水體的動能（對滲流多處于層流0）n 滲流的總水頭：滲流的總水頭：滲流問題的水頭滲流問題的水頭也稱也稱測管水頭測管水頭，是滲流的，是滲流的總驅(qū)動能，總驅(qū)動能，滲流總是從水滲流總是從水頭高處流向水頭低處頭高處流向水頭低處ABLhAhBzAwAp wBp zBh h基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面水力坡降線水力坡降線wpzh BBB A A點(diǎn)總水頭：點(diǎn)總水頭：水力梯度水力梯度ABLhAhBzAwAp wBp zBh h基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面水力坡降

5、線水力坡降線wAApzh A B B點(diǎn)總水頭：點(diǎn)總水頭： 二點(diǎn)總水頭差：反映了二點(diǎn)總水頭差：反映了兩點(diǎn)間水流由于摩阻力兩點(diǎn)間水流由于摩阻力造成的能量損失造成的能量損失BWBAWAzpzph BAhh 水力梯度水力梯度 i：單位滲流長度上的水頭損失：單位滲流長度上的水頭損失Lhi 滲流速度隨水力梯度變化滲流速度隨水力梯度變化土中的滲流基本處土中的滲流基本處于層流狀態(tài)，即：于層流狀態(tài)，即：iv LAh1h2QQ透水石h二、滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律二、滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律試驗(yàn)前提：試驗(yàn)前提：層流層流LhAq 或或kiAqv1.1.滲透試驗(yàn)滲透試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果:試驗(yàn)裝置：試驗(yàn)裝置：如圖如圖試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件

6、: : h1，A，L=const量測變量量測變量: : h2，V，tkAiLhkAq 達(dá)西定律達(dá)西定律2. 2. 達(dá)西定律達(dá)西定律ikAqvnvvvr在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v v與水力坡降與水力坡降i i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。iv AAnrV V：假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度：假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度V Vr r：實(shí)際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度：實(shí)際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度A ArqVA VrArk: k: 反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)反映土的透水性

7、能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降物理意義：水力坡降i i1 1時(shí)的滲流速度時(shí)的滲流速度單位：單位：mm/s, cm/s, m/s, m/daymm/s, cm/s, m/s, m/day粗粒土：粗粒土：在純礫以上的很粗的粗粒土如堆在純礫以上的很粗的粗粒土如堆石體中，在水力坡降較大時(shí)，達(dá)石體中，在水力坡降較大時(shí)，達(dá)西定律不再適用西定律不再適用ivovcrivib層流（線性流）層流（線性流）大部分砂土，粉土；疏松的粘土大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土及砂性較重的粘性土粘性土：粘性土：致密的粘土存在起始水力坡降致密的粘土存在起始水力坡降 iib, v=k(i - ib )i

8、kv biikvikv 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 室內(nèi)試驗(yàn)測定方法室內(nèi)試驗(yàn)測定方法常水頭試驗(yàn)法常水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法井孔抽水試驗(yàn)井孔抽水試驗(yàn)井孔注水試驗(yàn)井孔注水試驗(yàn)1. 1. 測定方法測定方法野外試驗(yàn)測定方法野外試驗(yàn)測定方法室內(nèi)試驗(yàn)方法室內(nèi)試驗(yàn)方法1 1常水頭試驗(yàn)法常水頭試驗(yàn)法結(jié)果整理：結(jié)果整理：試驗(yàn)裝置：如圖試驗(yàn)裝置：如圖試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件: : h，A，L=const量測變量量測變量: :滲水量滲水量Q，ti=h/Lq=Q/t=Avv=kihtAQLk 適用土類：適用土類：透水性較大的砂性土透水性較大的砂性土hL土樣土樣AQn 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件:

9、 :h變化變化 A，a，L=constn 量測變量量測變量: h，tn 適用土類：透水性較小適用土類：透水性較小 的粘性土的粘性土土樣土樣At=t1h1t=t2h2LQ水頭水頭測管測管開關(guān)開關(guān)a室內(nèi)試驗(yàn)方法室內(nèi)試驗(yàn)方法2 2變水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法土樣土樣At=t1t=t2 h1h2LQ水頭水頭測管測管開關(guān)開關(guān)在在tt+dt時(shí)段內(nèi)：時(shí)段內(nèi)： 入流量入流量： dVe= - adh 出流量：出流量： dVo=kiAdt=k (h/L)Adt 連續(xù)性條件：連續(xù)性條件：dVe=dVo -adh =k (h/L)AdthdhkAaLdt2121hhtthdhkAaLdt hdhtt+dt室內(nèi)試驗(yàn)方法室內(nèi)

10、試驗(yàn)方法- -變水頭試驗(yàn)法變水頭試驗(yàn)法2112lnhhttAaLk選擇幾組量測結(jié)果選擇幾組量測結(jié)果 ，計(jì)算相應(yīng)的，計(jì)算相應(yīng)的k，取平均值，取平均值常水頭試驗(yàn)常水頭試驗(yàn)變水頭試驗(yàn)變水頭試驗(yàn)條件條件已知已知測定測定算定算定取值取值h=consth變化變化h，A，LQ，t重復(fù)試驗(yàn)后，取均值重復(fù)試驗(yàn)后，取均值a，A，Lh，t 2112lnhhttAaLk QLk=Aht不同時(shí)段試驗(yàn)，取均值不同時(shí)段試驗(yàn)，取均值適用適用粗粒土粗粒土粘性土粘性土現(xiàn)場測定法現(xiàn)場測定法3 3抽水試驗(yàn)抽水試驗(yàn)抽水量抽水量Q Qr1r2h1h2井井不透水層不透水層n 試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件: : Q=constn 量測變量量測變量: r

11、=r1，h1=？ r=r2，h2=？ 優(yōu)點(diǎn)：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù)優(yōu)點(diǎn)：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù) 缺點(diǎn)：費(fèi)用較高，耗時(shí)較長缺點(diǎn)：費(fèi)用較高，耗時(shí)較長觀察井觀察井地下水位地下水位測壓管水面測壓管水面r抽水量抽水量Q=qtQ=qtr1r2h1h2井井不透水層不透水層dhdrh地下水位地下水位測壓管水面測壓管水面n 計(jì)算公式：計(jì)算公式：取過水?dāng)嗝嫒∵^水?dāng)嗝鍭=2 rhi=dh/drdrdhkrhAkiq 2khdhrdrq 221212hhrrhdhkrdrq )(ln212212hhkrrq )()/ln(212212hhrrqk土的滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)土的滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)滲透

12、試驗(yàn)滲透試驗(yàn)或現(xiàn)場抽水試驗(yàn)來測定?；颥F(xiàn)場抽水試驗(yàn)來測定。 各種土的滲透系數(shù)參考值（各種土的滲透系數(shù)參考值（cm/scm/s）n 土粒愈粗、大小愈均勻、形狀土粒愈粗、大小愈均勻、形狀愈圓滑，愈圓滑，K值愈大。值愈大。n 因由粗顆粒形成的大孔隙可被因由粗顆粒形成的大孔隙可被細(xì)顆粒充填，隨細(xì)粒含量增加，細(xì)顆粒充填，隨細(xì)粒含量增加，K值急劇下降。值急劇下降。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.2.影響因素影響因素 n 是單位土體中孔隙體積的直接是單位土體中孔隙體積的直接度量度量n 土愈密實(shí)，孔隙比愈小，土愈密實(shí)

13、，孔隙比愈小，K值值愈小。愈小。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比（密實(shí)度）孔隙比（密實(shí)度） 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造n 一般情況下飽和度愈低，一般情況下飽和度愈低，K值愈值愈小。小。n 因?yàn)榈惋柡屯恋目紫吨写嬖谳^多因?yàn)榈惋柡屯恋目紫吨写嬖谳^多氣泡會減小過水面積，甚至賭塞氣泡會減小過水面積，甚至賭塞細(xì)小孔道。細(xì)小孔道。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造n 擾動土樣比原狀土樣擾動土樣比原狀土樣K值小值小n 粘性土層中有很薄的砂土夾層，粘性土層中有很薄

14、的砂土夾層，常使得常使得k水平水平kk垂直垂直 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造n 水的動力粘滯系數(shù)：水的動力粘滯系數(shù)： 溫度溫度 ，水粘滯性，水粘滯性 ，k 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的溫度水的溫度 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（JTJ051-93）采用標(biāo)準(zhǔn)）采用標(biāo)準(zhǔn)溫度溫度200下的滲透系數(shù)：下的滲透系數(shù)：TTkk2020 1.土粒大小與級配土粒大小與級配 細(xì)粒含量愈多，土的滲透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒細(xì)粒含量愈多，土的滲透性愈小，例如砂土中粉粒

15、及粘粒含量愈多時(shí)，砂土的滲透系數(shù)就會大大減小。含量愈多時(shí)，砂土的滲透系數(shù)就會大大減小。 2.土的密實(shí)度土的密實(shí)度 3.水的動力粘滯系數(shù)水的動力粘滯系數(shù) 同種土在不同的密實(shí)狀態(tài)下具有不同的滲透系數(shù)，土的同種土在不同的密實(shí)狀態(tài)下具有不同的滲透系數(shù)，土的密實(shí)度增大，孔隙比降低，土的滲透性也減小。密實(shí)度增大，孔隙比降低，土的滲透性也減小。 動力粘滯系數(shù)隨水溫發(fā)生明顯的變化。水溫愈高，水的動動力粘滯系數(shù)隨水溫發(fā)生明顯的變化。水溫愈高，水的動力粘滯系數(shù)愈小，土的滲透系數(shù)則愈大。力粘滯系數(shù)愈小，土的滲透系數(shù)則愈大。4.土中封閉氣體含量土中封閉氣體含量 土中封閉氣體阻塞滲流通道，使土的滲透系數(shù)降低。封閉土中封

16、閉氣體阻塞滲流通道，使土的滲透系數(shù)降低。封閉氣體含量愈多，土的滲透性愈小。氣體含量愈多，土的滲透性愈小。影響滲透系數(shù)的因素影響滲透系數(shù)的因素四、層狀地基的等效滲透系數(shù)四、層狀地基的等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù)確立各層的確立各層的k ki i根據(jù)滲流方向確定等效滲透系數(shù)根據(jù)滲流方向確定等效滲透系數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 土的滲透性土的滲透性多個(gè)土層用假想單一土層置換，多個(gè)土層用假想單一土層置換，使得其總體的透水性不變使得其總體的透水性不變hH1H2H3Hk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水層不透水層等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): : iixHkH1kn 已知條件已知條件: :LhiiiixxqqiHH

17、qx=vxH=kx i Hqix=ki ii Hin 達(dá)西定律達(dá)西定律: :n 等效條件等效條件: :kxL iizkHHkH1H2H3Hhk1k2k3xzv承壓水承壓水kzvviihhiHHvi = ki (hi / Hi )iiiikHvh zkvHh iihhiziv HvHkk n 已知條件已知條件: :n 達(dá)西定律達(dá)西定律: :n 等效條件等效條件: :v = kz (h / H )等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): :H1H2H3Hhk1k2k3xzv承壓水承壓水n 已知條件已知條件: :nzzzzqqqq 21AHhkqzz AikAHhkqiiziiiziz iizzikHhk iii

18、Hihh iziiizzkHHikhHkn 算例說明算例說明 daym100km01Hdaym1km01Hdaym010km01H332211/,./,./.,.按層厚加權(quán)平均，由較大值控制按層厚加權(quán)平均，由較大值控制層厚倒數(shù)加權(quán)平均，由較小值控制層厚倒數(shù)加權(quán)平均，由較小值控制daym6733HHkkiix/.daym030kHHkiiz/.H1H2H3Hk1k2k3xz第二節(jié)第二節(jié) 土的滲透性土的滲透性水平滲流情形水平滲流情形垂直滲流情形垂直滲流情形條件條件已知已知等效等效推定推定Lhii;HH;qqiii .k.;H,H121iHkqx iixHkH1k ii2121HH;hh;v.vv;

19、q.qq.k,k.;H,H2121Hhkikvzz iizkHHk層狀地基的等效滲透系數(shù)層狀地基的等效滲透系數(shù)n 水頭與水力坡降水頭與水力坡降n 滲透試驗(yàn)與達(dá)西滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律定律n 滲透系數(shù)的測定滲透系數(shù)的測定及影響因素及影響因素n 層狀地基的等效層狀地基的等效滲透系數(shù)滲透系數(shù) 總水頭總水頭=位置水頭位置水頭+壓力水頭壓力水頭 水頭是滲流的驅(qū)動力水頭是滲流的驅(qū)動力 達(dá)西定律達(dá)西定律 滲透系數(shù)、滲透速度滲透系數(shù)、滲透速度 達(dá)西定律的適用條件達(dá)西定律的適用條件 常水頭試驗(yàn)常水頭試驗(yàn) 變水頭試驗(yàn)變水頭試驗(yàn) 抽水試驗(yàn)抽水試驗(yàn) 滲透系數(shù)影響因素滲透系數(shù)影響因素 水平等效滲透系數(shù)水平等效滲透系數(shù) 垂直

20、等效滲透系數(shù)垂直等效滲透系數(shù)小小 結(jié)結(jié)滲流滲流土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化土體的局部穩(wěn)定問題土體的局部穩(wěn)定問題土體的整體穩(wěn)定問題土體的整體穩(wěn)定問題管涌、流土等管涌、流土等水庫塌岸水庫塌岸邊坡滑動邊坡滑動土粒流失或局土粒流失或局部土體產(chǎn)生移動部土體產(chǎn)生移動土體的滑動土體的滑動第三節(jié)第三節(jié) 滲透破壞與控制滲透破壞與控制n hh=0 =0 靜水中，土骨靜水中，土骨架會受到浮力作用。架會受到浮力作用。n hh0 0 水在流動時(shí)，水在流動時(shí)，水流受到來自土骨架的水流受到來自土骨架的阻力，同時(shí)流動的孔隙阻力，同時(shí)流動的孔隙水對土骨架產(chǎn)生一個(gè)摩水對土骨架產(chǎn)生一個(gè)摩擦、拖曳力。擦、拖曳力。h1hh

21、200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b滲透力滲透力j：滲透作用中，孔隙水對土骨架：滲透作用中，孔隙水對土骨架的作用力，方向與滲流方向一致。的作用力，方向與滲流方向一致。一、滲透力一、滲透力（動水力）（動水力）第三節(jié)第三節(jié) 滲透破壞與控制滲透破壞與控制滲透力滲透力- -試驗(yàn)觀察試驗(yàn)觀察h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b土粒土粒滲滲 流流滲透力滲透力 j j：體積力：體積力滲透力滲透力j j：單位土體內(nèi)土骨架：單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力所受到的滲透水流的拖曳力 Gw = vv w + vs w V w= LA w wP1 = whwAwP2 = wh1Aw

22、P1 + Gw + T = P2 j=T = w h/L= win 水柱整體受力分析水柱整體受力分析- -滲流滲流h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b GwT whwAw+ LA w w + TLAw = wh1Aw T = TLAw滲透力的大小和水力梯度成正比，方向與滲透方向一致。滲透力的大小和水力梯度成正比，方向與滲透方向一致。向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持力減少力減少。當(dāng)濾網(wǎng)支持力為零當(dāng)濾網(wǎng)支持力為零時(shí)的水力坡降稱為時(shí)的水力坡降稱為臨界水力臨界水力坡降坡降icr，它是土體開始發(fā)生，它是土體開始發(fā)生流土流土破壞時(shí)的水力坡降：破壞時(shí)的水力坡降：滲透力滲透力

23、- -受力分析受力分析滲透力滲透力- -受力分析受力分析 wi n 臨臨界界水力坡降水力坡降icr = h/L = / wedws1) 1( ndedisscr1111由于由于icr取決于土取決于土的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b滲透力的性質(zhì)滲透力的性質(zhì)F物理意義：物理意義：單位土體內(nèi)土骨架所受到的單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是一種體積力滲透水流的拖曳力，它是一種體積力F大?。捍笮。?j = j = w wi iF方向：方向：與水力坡降方向一致與水力坡降方向一致F作用對象：作用對象：土骨架土骨架n土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形

24、或土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱為滲透變形或滲透破壞。滲透變形是土工破壞稱為滲透變形或滲透破壞。滲透變形是土工建筑物發(fā)生破壞的常見類型建筑物發(fā)生破壞的常見類型n基本類型：基本類型： 管涌管涌 流土流土 接觸流土接觸流土 接觸沖刷接觸沖刷滲透變形滲透變形單一土層滲透變形單一土層滲透變形的兩種基本型式的兩種基本型式滲透變形滲透變形 - 流土流土n 流土：流土：在在向上向上的滲透力作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或的滲透力作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時(shí)發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。任何類型的土，只要顆粒群同時(shí)發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。任何類型的土，只要水力坡降達(dá)到一定的大小，都可發(fā)生流土

25、破壞水力坡降達(dá)到一定的大小，都可發(fā)生流土破壞粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2壩體壩體滲流滲流crii ediscr11 F 原因：原因：與土的密實(shí)度有關(guān)與土的密實(shí)度有關(guān)壩體壩體滲透變形滲透變形 管涌管涌F 原因原因內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙外因：滲透力足夠大外因：滲透力足夠大 n 管涌管涌：在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道通的管道滲流滲流1. 在滲透水

26、流作用下，在滲透水流作用下，細(xì)顆粒在粗顆粒形成細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動流失的孔隙中移動流失2. 孔隙不斷擴(kuò)大，滲流孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較粗速度不斷增加，較粗顆粒也相繼被水帶走顆粒也相繼被水帶走3. 形成貫穿的滲流通道，形成貫穿的滲流通道，造成土體塌陷造成土體塌陷流土與管涌的比較流土與管涌的比較 流土流土土體局部范圍的顆粒同時(shí)土體局部范圍的顆粒同時(shí)發(fā)生移動發(fā)生移動管涌管涌只發(fā)生在水流滲出的表層只發(fā)生在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中可發(fā)生在任何土中破壞過程短破壞過程短導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等現(xiàn)象現(xiàn)象位置位置土類土類歷

27、時(shí)歷時(shí)后果后果土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成的孔隙通道移動的孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處溢出處一般發(fā)生在特定級配的一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分散性粘土無粘性土或分散性粘土破壞過程相對較長破壞過程相對較長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口 scrFiiiFs: 安全系數(shù)安全系數(shù)1.52.0 i : 允許坡降允許坡降F i icr :土體發(fā)生流土破壞土體發(fā)生流土破壞n 工程設(shè)計(jì)：工程設(shè)計(jì)：流土可能性的判別流土可能性的判別n 在自下而上的滲流逸出處，任何土，包括粘性土和在自下而上的滲流逸出處，任何土，包括粘性土和無粘性土，只要滿足滲透

28、坡降大于臨界水力坡降這無粘性土，只要滿足滲透坡降大于臨界水力坡降這一水力條件，均要發(fā)生流土：一水力條件，均要發(fā)生流土：n 土是否會發(fā)生管涌，取決于土的性質(zhì)：土是否會發(fā)生管涌，取決于土的性質(zhì)： 粘性土（分散性土例外）屬于非管涌土粘性土（分散性土例外）屬于非管涌土 無粘性土中發(fā)生管涌必須具備相應(yīng)的無粘性土中發(fā)生管涌必須具備相應(yīng)的幾幾何條件何條件和和水力條件水力條件管涌可能性的判別管涌可能性的判別較均勻土較均勻土（CuCu 1010） 幾何條件幾何條件 水力條件水力條件n 無粘性土管無粘性土管涌的判別涌的判別級配級配孔隙及細(xì)?？紫都凹?xì)粒判定判定非管涌土非管涌土粗顆粒形成的粗顆粒形成的孔隙小于細(xì)顆?？?/p>

29、隙小于細(xì)顆粒不均不均勻土勻土（Cu10Cu10）不連續(xù)不連續(xù)連續(xù)連續(xù)d d0 0=0.25d=0.25d2020細(xì)粒含量細(xì)粒含量35%35%細(xì)粒含量細(xì)粒含量25%25%細(xì)粒含量細(xì)粒含量=25-35%=25-35%d d0 0 d d5 5d d0 0 = d = d3 3-d-d5 5管涌土管涌土過渡型土過渡型土非管涌土非管涌土非管涌土非管涌土管涌土管涌土過渡型土過渡型土P(%)lgd骨架骨架充填料充填料F發(fā)生管涌的發(fā)生管涌的必要條件必要條件：粗顆：粗顆粒所構(gòu)成的孔隙粒所構(gòu)成的孔隙直徑大于細(xì)顆粒直徑大于細(xì)顆粒直徑直徑 幾何條件幾何條件 水力條件水力條件n 無粘性土管無粘性土管涌的判別涌的判別F

30、 滲透力能夠滲透力能夠帶動細(xì)顆粒在孔帶動細(xì)顆粒在孔隙間滾動或移動。隙間滾動或移動?？捎霉苡颗R界水可用管涌臨界水力坡降表示力坡降表示0 5 10 15 20 25 30 35 1.51.00.50icrCu流土流土過渡過渡管涌管涌水力坡降水力坡降級配連續(xù)土級配連續(xù)土級配不連續(xù)土級配不連續(xù)土破壞坡降破壞坡降 icr0.20-0.400.1-0.3允許坡降允許坡降 i0.15-0.250.1-0.2伊斯托敏娜（蘇）伊斯托敏娜（蘇）中國學(xué)者中國學(xué)者 Cu 20時(shí)時(shí), icr =0.25-0.30， 考慮安全系數(shù)后：考慮安全系數(shù)后： i=0.10-0.15透水層透水層不透水層不透水層防滲體防滲體壩體壩體

31、浸潤線浸潤線滲透變形的防治措施滲透變形的防治措施 scrFiiiF減小減小i i：上游延長滲徑：上游延長滲徑 減小水壓差減小水壓差F增大增大i： 下游增加透水下游增加透水 蓋重蓋重 改善幾何條件：滲流溢出部位設(shè)反濾層等改善幾何條件：滲流溢出部位設(shè)反濾層等 改善水力條件：減小水力梯度改善水力條件：減小水力梯度n 防治流土防治流土n 防治管涌防治管涌 心墻壩的粘土截水槽示意圖心墻壩的粘土截水槽示意圖 心墻壩混凝土防滲墻示意圖心墻壩混凝土防滲墻示意圖水平粘土鋪蓋示意圖水平粘土鋪蓋示意圖下游設(shè)置反濾層、蓋重或減壓井，濾土排水，使?jié)B流逸下游設(shè)置反濾層、蓋重或減壓井，濾土排水，使?jié)B流逸出，又防止細(xì)小顆粒被帶走。出，又防止細(xì)小顆粒被帶走。水閘防滲示意圖水閘防滲示意圖 例例1：某基坑工程采用防滲樁圍堰，排水明挖施工，坑內(nèi)水位位于：某基坑工程采用防滲樁圍堰，排水明挖施工，坑內(nèi)水位位于坑底，土體參數(shù)如