土的滲透破壞的機(jī)理

土的滲透破壞的機(jī)理一、土中水的土體作用二、土的滲透破壞三、土的滲透引起的土的破壞四、振動對滲透性變化影響土中水地質(zhì)災(zāi)害、工程事故1、土中水的增加會使非飽和土的基質(zhì)吸力銳減；2、部分巖土軟化，土的結(jié)構(gòu)破壞；3、由于超靜孔壓使土體內(nèi)有效應(yīng)力減??；4、由于土中水引起的土體自重應(yīng)力的變化常使荷載增加,抗力減少；5、當(dāng)發(fā)生滲流時還可能由于滲透力的作用而增加許多不利因素。一、土中水的土體作用土中水地質(zhì)災(zāi)害、工程事故1、建于1989年的青海溝后水庫混凝土面板砂礫石壩,由于防浪墻與壩體接觸處漏水而使庫水大量滲流,壩體的浸潤線很高,壩體失穩(wěn),在1993年8月7日潰壩,造成300多人死亡。2、美國的第頓壩(Te-ton)在1976年6月5日由于滲透引起(水力劈裂)潰壩造成2.6億美元經(jīng)濟(jì)損失和14人死亡。3、1972年7月在香港發(fā)生的寶城滑坡是由于雨水入滲山坡殘積土引起的,只有區(qū)區(qū)兩萬方滑坡體,卻沖垮了寶城大廈,砸毀相鄰一樓,造成67人死亡。一、土中水的土體作用我國98年的特大洪水在全民中普及了一個土力學(xué)的名詞—“管涌”。98年長江堤防險情共有6000多處,其中有所謂“管涌”、崩岸、散浸、跌窩、漏洞、塌坡、脫坡等。每一種都與土中水及其滲流有關(guān)。一、土中水的土體作用土的滲透破壞與滲透引起土的破壞是不同的概念。1、滲透破壞滲透破壞(seepagefailure)也叫滲透變形(seepagedefor-mation),也有稱為滲透失穩(wěn)(instabilityduetoseepage)。兩種基本的形式流土管涌流土是在向上的滲透水流作用下,表層一定范圍的土體或顆粒同時懸浮、移動的現(xiàn)象。管涌是指在滲透水流作用下,土中細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙通道中移動、流失的現(xiàn)象。二、土的滲透破壞關(guān)于流土：(1)流土?xí)r滲流的方向是向上的；(2)流土一般發(fā)生在地表,也可能發(fā)生在兩層土之間；(3)不管粘性土還是粗粒土都可能發(fā)生流土。關(guān)于管涌：(1)它是沿著滲流方向發(fā)生的(不一定向上)；(2)它是粗細(xì)顆粒間的相對運(yùn)動，在粗細(xì)兩層間的滲流，可能細(xì)粒土從粗粒土中帶走，也可稱為接觸沖刷或叫潛蝕。(3)就一層土來講，粘性土不會發(fā)生管涌現(xiàn)象。(4)管涌發(fā)生后有兩種后果：一種是繼細(xì)粒土被帶走后，粗粒土也被滲流帶走，最后導(dǎo)致漸進(jìn)破壞；另一種是細(xì)粒土被帶走，粗粒土形成的骨架尚能支持，滲漏量加大但不一定隨即發(fā)生破壞。二、土的滲透破壞將砂土的流土叫流砂，將粘土的流土叫突涌砂土粘土可見在土中穩(wěn)定滲流的情況下,不管是粘性土還是砂土,二者的流土機(jī)理和準(zhǔn)則是完全相同的。二、土的滲透破壞2、滲透引起的土的破壞流土、管涌、流砂、流滑、液化（1）流土土下部的水如果是突然施加,并且土的透水性差，土未被飽和，在土中也沒有產(chǎn)生穩(wěn)定滲流，那么其懸浮的條件為：三、土的滲透引起的土的破壞如果在滲透系數(shù)較小的土層上布置了一層砂礫石壓重，如果土要被“抬起”，則需要兩層土一起移動，這時條件是：三、土的滲透引起的土的破壞（2）管涌為了防止在粗細(xì)兩層土界面處發(fā)生管涌，一般使兩種土顆粒滿足如下條件：在被保護(hù)土層上設(shè)置合適的反濾層對于管涌和流土均有保護(hù)作用。三、土的滲透引起的土的破壞（3）流砂人們常把流砂和流土混為一談。而實(shí)際上流砂的范圍更廣一些。流土發(fā)生在垂直向上滲流的情況，而流砂可能發(fā)生在任何方向?！帮柡退缮爸屑魬?yīng)力增大時,在不排水的條件下的剪縮勢使土內(nèi)孔隙水壓力大幅度升高,土強(qiáng)度驟然下降,導(dǎo)致砂土無限流動的現(xiàn)象”當(dāng)β=0°,θ=90°時，典型的流土問題；而在沿坡滲流的情況下,β=θ,臨界水力坡降為：三、土的滲透引起的土的破壞（4）流滑土的流滑(flowsolids)是土失穩(wěn)的一種現(xiàn)象。它與土對擾動的敏感性(sensitivity,quick,alive,mobility)有關(guān)。北歐的一些地方的高靈敏性粘土可能因?yàn)槲⑿〉臄_動（如人工少量開挖或水的沖刷）而自發(fā)大面積流滑、漸進(jìn)破壞。這種流滑主要是由于擾動及土中水的運(yùn)動而破壞了高靈敏性粘土的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完全喪失而泥化。流滑是一種由于土中水引起的強(qiáng)度喪失現(xiàn)象,可以包括敏感性粘土的結(jié)構(gòu)破壞、流砂和液化。三、土的滲透引起的土的破壞另一種為人們所熟知的情況是在振動荷載下飽和松砂的液化，也可劃入流滑之類，它可以在瞬時發(fā)生。但是飽和松砂的流滑也可能是在靜態(tài)荷載引起的靜應(yīng)變下發(fā)生。以上兩種情況的原理在于：由于排水不充分，瞬時產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力，使有效應(yīng)力降低接近于零，抗剪強(qiáng)度喪失。三、土的滲透引起的土的破壞（5）液化砂土的液化(liquefaction)通常是指振動液化，是人們所熟知的現(xiàn)象，它的主要特點(diǎn)是有效應(yīng)力接近于0，砂土顆粒處于懸浮狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度基本為0。如上所述，廣義的液化也