土力学东南大学第二版-第3章土的渗透性和渗流

1、土力学东南大学第二版土力学东南大学第二版- -第第3 3章土的渗透性和渗流章土的渗透性和渗流 第第3章章 土的渗透性和渗流土的渗透性和渗流 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流 土的渗透性与土的强度、变形特性一起，是土力 学中的几个重要课题 土的渗透性研究的三个主要方面问题及其与工程 的关系 研究土的渗透性规律及其与工程的关系具有重要 意义，土的渗透性是反映土的孔隙性规律基本内 容之一 详细介绍土的渗透性及渗流规律、土中二维渗流 及流网、再介绍渗透破坏及渗流控制 本章要求 掌握土的层流渗透定律及渗透性 指标； 熟悉渗透性指标的测定方法及影 响因素，渗流时渗水量的计算， 渗透破坏与渗流控制问题； 了

2、解土中二维渗流及流网的概念 和应用 第第3章章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流 土的渗透性、渗透系数 土中二维渗流及流网 渗透破坏与控制 主要内容 第第3章章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流 达西定律 渗透系数及其确定方法 熟悉流网 渗透力与渗透变形 渗流工程问题与处理措施 重点掌握内容 3.1概述概述 浸润线浸润线 流线流线等势线等势线 下游下游 上游上游 土坝蓄水后水透土坝蓄水后水透 过坝身流向下游过坝身流向下游 H 隧道开挖时，地下隧道开挖时，地下 水向隧道内流动水向隧道内流动 在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透渗透 相互关联相互关联

3、 相互影响相互影响 渗透渗透 在水位（头）差作用下，水透过土体孔隙的现象在水位（头）差作用下，水透过土体孔隙的现象 渗透性渗透性 土体具有被液体透过的性质土体具有被液体透过的性质 土的强度土的强度 土的变形土的变形 土的渗流土的渗流 渗透性研究的渗透性研究的 三个方面三个方面 渗流量问题渗流量问题 渗透破坏问题渗透破坏问题 渗流控制问题渗流控制问题 渗流模型基本假定： 不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主要流向； 图3-1 渗流模型 认为孔隙和土粒所占的空间之总和均为流体所充满。 图3-1 渗流模型 相同体积内，渗流模型所受阻力与真实渗流相等。 同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量

4、； 任一断面上，渗流模型压力与真实渗流压力分布相同； 1.渗流速度 断面面积为A，通过的渗透流流量为q，则平均流速为： v=q/A 真实渗流仅发生在孔隙面积A内，因此真实流速为： v0=q/A 于是 v/v0=A/A=n “模型的平均流速要小于真实流速” 2.2.1 土的渗透定律土的渗透定律达西定律达西定律 水头的概念水头的概念 z为为位置水头，是相对于位置水头，是相对于 基准面基准面的高差。的高差。 p为压力，也有用为压力，也有用u 基准面可以任意选定基准面可以任意选定 2 /2 w hzpvg /0 w hzpv 基准面基准面 基准面基准面 基准面基准面 2.2 土的渗透性土的渗透性 总水

5、头总水头 测压管水头测压管水头 AAA hHZ/ AAw Hu BBB hHZ / BBw Hu AB hhh 3.水头差(A点与B点) 水力梯度:单位流程总水头的变化 h i L 4.水力坡降 l水头的大小随选取的基准面不同而不同； 注意： l最关心的不是水头而是水头差； l水在土中的渗流是从高水头向低水头流动。 3.2 土的渗透性土的渗透性( (达西定律达西定律) ) 3.2.23.2.2土的层流渗透定律土的层流渗透定律 1856年法国学者年法国学者 DarcyDarcy对砂土的渗对砂土的渗 透性进行研究透性进行研究 结论：结论： 水在土中的渗透速度与试样水在土中的渗透速度与试样 的水力梯

6、度成正比的水力梯度成正比 v=ki 达西定律达西定律 水力梯度，即沿渗流方向水力梯度，即沿渗流方向 单单位距离的水头损失位距离的水头损失 1 1、达西定律、达西定律 i=h/L k 渗透系数渗透系数 cm/s 砂土的渗透速度与水砂土的渗透速度与水 力梯度呈线性关系力梯度呈线性关系 v=ki i v O O 砂土砂土 v=k i q=kAi k 是反映土体透水能力大小的综合性指标是反映土体透水能力大小的综合性指标 k越越 大土的透水能力越强大土的透水能力越强 i= h/L 渗透定律渗透定律 2 2、达西定律适用范围与起始水力坡降、达西定律适用范围与起始水力坡降 密实的粘土，需要克服结合水的密实的

7、粘土，需要克服结合水的 粘滞阻力后才能发生渗透粘滞阻力后才能发生渗透; ;同时渗同时渗 透系数与水力坡降的规律还偏离透系数与水力坡降的规律还偏离 达西定律而呈非线性关系达西定律而呈非线性关系 i b 起始水起始水 力坡降力坡降 虚直线简化虚直线简化 达西定律适用于层达西定律适用于层 流，不适用于紊流流，不适用于紊流 0 i v 密实粘土密实粘土 V=k(i-ib) 讨论讨论 v 砂土、粘性土：砂土、粘性土： 小水流为层流，渗透规律符合小水流为层流，渗透规律符合 达西定律，达西定律， - -i 为线性关系为线性关系 v 粗粒土：粗粒土： i 小、小、 大大水流为层流，渗透规律符合水流为层流，渗透

8、规律符合 达西定律，达西定律， - -i 为线性关系为线性关系 i 大、大、 大大水流为紊流，渗透规律水流为紊流，渗透规律不不符合符合 达西定律，达西定律， - -i 为非线性关系为非线性关系 3.2.3 3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数 1 1、渗透试验（室内）、渗透试验（室内） 时间时间t内流出的水量内流出的水量 常水头试验常水头试验整个试验过程中水整个试验过程中水 头保持不变头保持不变 适用于透水性大（适用于透水性大（k10-3cm/s） 的土，例如砂土。的土，例如砂土。 Q=qtQ=qt k=QL/A htk=QL/A ht 2.2.变水头试验变水头试验整个试验过程水头

9、随时间变化整个试验过程水头随时间变化 截面面积截面面积a 任一时刻任一时刻t的水头差为的水头差为h，经，经 时段时段dt后，细玻璃管中水位后，细玻璃管中水位 降落降落dh，在时段，在时段dt内流经试内流经试 样的水量样的水量 dQ=adh 在时段在时段dt内流经试样的水量内流经试样的水量 dQ=kiAdt=kAh/Ldt 管内减少水量流经试样水量管内减少水量流经试样水量 adh=kAh/Ldt 分离变量分离变量 积分积分 2 1 12 ln h h ttA aL k 2 1 12 lg3 .2 h h ttA aL k 适用于透水性差，渗透系数适用于透水性差，渗透系数 小的粘性土小的粘性土 抽

10、水试验抽水试验 2.2 土的渗透性土的渗透性2.2.2 渗透试验渗透试验2.2.2.2 现场试验方法现场试验方法 抽水试验抽水试验 r1和和r2为观测孔与抽水井之为观测孔与抽水井之 间的距离，间的距离，h1和和h2为观测孔为观测孔 的水位高度。的水位高度。 水力坡降：水力坡降： 距井中心为距井中心为r处水流经过的面处水流经过的面 积为积为 代入达西定律：代入达西定律： 2Arh idh dr 2 dh qrh k dr 出水出水q为正，基准面在底面为正，基准面在底面 qAki 2.2 土的渗透性土的渗透性2.2.2 渗透试验渗透试验2.2.2.2 现场试验方法现场试验方法 抽水试验抽水试验潜水

11、井公式潜水井公式 2 dh qrh k dr 22 11 2 rh rh dr qkhdh r 22 2 21 1 ln() r qk hh r 21 22 21 ln()r rq k hh 2.2 土的渗透性土的渗透性2.2.2 渗透试验渗透试验2.2.2.2 现场试验方法现场试验方法 21 22 21 lg() 2.3 r rq k hh 或或 3 3、影响渗透系数的主要因素、影响渗透系数的主要因素 (1)土的粒度成分土的粒度成分 v 土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，渗透系数愈大渗透系数愈大 v 细粒含量愈多，土的渗透性愈小细粒含量愈多，土的渗透性愈小，

12、 (2)土的密实度土的密实度 土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小 土愈密实渗透系数愈小土愈密实渗透系数愈小 土的饱和度愈低，土的饱和度愈低，渗透系数愈小渗透系数愈小 (4)土的结构土的结构 扰动土样与击实土样，土的渗透性比同一密度扰动土样与击实土样，土的渗透性比同一密度 原状土样的小原状土样的小 (3)土的饱和度土的饱和度 (5)水的温度水的温度(水的动力粘滞系数水的动力粘滞系数) ) 水温愈高，水的动力粘滞系数愈小水温愈高，水的动力粘滞系数愈小 土的渗透系数则愈大土的渗透系数则愈大 (6)土的构造土的构造 水平方向的水平方向的 h h 垂

13、直方向垂直方向 v v 2020 TT kk T、20分别为分别为T和和20时水的动时水的动 力粘滞系数，可查表力粘滞系数，可查表 4 4、渗透系数、渗透系数k k的经验确定方法的经验确定方法 洁净不含细粒土的松砂洁净不含细粒土的松砂 k=1.0-1.5(dk=1.0-1.5(d10 10) )2 2 黏性土黏性土 k=Ck=C3 3(e(en n/1+e)/1+e) 较密实、击实砂土较密实、击实砂土 k=0.35(k=0.35(d d15 15) )2 2 （1）与层面平行的渗流的情况）与层面平行的渗流的情况(水平渗透系数水平渗透系数) ) H1 H2 H3 k1 k2 k3 H q1x q

14、2x q3x qx 通过整个土层的总渗流量通过整个土层的总渗流量qx应为各土层渗流量之总和应为各土层渗流量之总和 n i ixnxxxx qqqqq 1 21 5 5、成层土的等效渗透系数、成层土的等效渗透系数 H1 H2 H3 k1 k2 k3 H q1x q2x q3x qx iHkq xx 达西定律达西定律 nn n i ix iHkiHkiHkq 2211 1 整个土层与层面平行的渗透系数整个土层与层面平行的渗透系数 平均渗透系数平均渗透系数 n i iix Hk H k 1 1 (2)垂直渗透系数垂直渗透系数 H1 H2 H3 k1 k2 k3 H 根据水流连续定理，通过根据水流连续

15、定理，通过整个整个 土层土层的渗流量等于通过的渗流量等于通过各土层各土层 的渗流量的渗流量 nyyyy qqqq 21 q3y q2y q1y qy 各土层的相应的水力坡降为各土层的相应的水力坡降为i1、 i2、in，总的水力坡降为，总的水力坡降为i AikAikAikiAk nny 2211 总水头损失等于各总水头损失等于各 层水头损失之和层水头损失之和 nni HiHiHHi 2211 代入代入 nnnny ikikikHiHiHi H k 22112211 )( 1 H1 H2 H3 k1 k2 k3 H 垂直渗透系数垂直渗透系数 q3y q2y q1y qy nnnny ikikikH

16、iHiHi H k 22112211 )( 1 整个土层与层面垂直的渗透系数整个土层与层面垂直的渗透系数 n n y k H k H k H H k 2 2 1 1 = = n n H H i=1i=1 K K iyiy H Hi i K Kx x 近似近似 由由最不透水最不透水( (最最小小) )的一层渗透系数和厚度控制的一层渗透系数和厚度控制 由由最透水最透水( (最最大大) )的一层渗透系数和厚度控制的一层渗透系数和厚度控制 n n y k H k H k H H k 2 2 1 1 n i iix Hk H k 1 1 = = H H K Kiy iy n n i=1i=1 K Ky

17、y 近似近似 水平向水平向K Kx x 垂直向垂直向K Ky y 成层土成层土: : H Hi i 四、例题分析四、例题分析 例 设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm2，厚度，厚度 为为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为，渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位，试验开始时的水位 差为差为160cm，经时段，经时段15分钟后，观察得水位差为分钟后，观察得水位差为52cm，试，试 验时的水温为验时的水温为30，试求试样的渗透系数，试求试样的渗透系数 解解 已知试样截面积已知试样截面积A= =30cm，渗径长度，渗径长度L= =4cm，细玻璃管

18、的内截面积，细玻璃管的内截面积 2 2 2 cm1256. 0 4 4 . 014. 3 4 d a h1= =160cm，h2= =52cm，t= =900s 试样在试样在30时的渗透系数时的渗透系数 cm/s1009. 2 52 160 lg 90030 41256. 0 3 . 2lg3 . 2 5 2 1 12 30 h h ttA aL k 3.33.3土中二维渗流及流网土中二维渗流及流网 3.3.13.3.1二维渗流方程二维渗流方程 2 2h h 拉普拉斯方程拉普拉斯方程( (平面稳定渗流的基本方程式平面稳定渗流的基本方程式) ) x x2 2 2 2h h z z2 2 + +

19、=0=0 aa 不透水层不透水层 a ab b bb s ss s c c H H E E z z1 1 h h1 1 z zE E 1.1.流网的特征流网的特征 等势线等势线 渗流场中势能或水头的等值线渗流场中势能或水头的等值线 流网流网 流线流线 水质点的流动路线水质点的流动路线 流线流线 等势线等势线 组成的曲线正交网格组成的曲线正交网格 v 流线与等势线互相正交流线与等势线互相正交 流网的特征流网的特征: : v 流线与等势线构成的各个流线与等势线构成的各个 网格的长宽比为常数网格的长宽比为常数 1 1 v 各个流槽的渗流量相等各个流槽的渗流量相等 v 相邻等势线之间的水头损失相等相邻

20、等势线之间的水头损失相等 3.4 3.4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制 3.4.13.4.1渗流渗流( (透透) )力力 渗透力渗透力渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力 水水 阻力阻力 渗透力渗透力 土土 拖曳拖曳 力力 二者大小相等方向相反二者大小相等方向相反 渗流力渗流力 土样的截面积为土样的截面积为A，进、出水口测压管，进、出水口测压管 差为差为h，表示水流过厚度为，表示水流过厚度为l的土样，的土样， 必须克服土样内土粒对水流阻力：必须克服土样内土粒对水流阻力： F=whA 作用于土样的总渗流力作用于土样的总渗流力J应和土体中土应和土体中土 粒对水流的阻力粒

21、对水流的阻力F相等：相等： J=F=whA 渗流作用于单位土体的力渗流作用于单位土体的力(即渗流力即渗流力) 为：为： i Al hA Al J j w w 3.3 渗透力与渗透变形 一、渗透力和临界水力坡降一、渗透力和临界水力坡降 1.渗透力渗透力渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力 h 2 h1 h21 L 沿水流方向放置两个测压沿水流方向放置两个测压 管，测压管水面高差管，测压管水面高差h 水流流经这段土体，受水流流经这段土体，受 到土颗粒的阻力，阻力到土颗粒的阻力，阻力 引起的水头损失为引起的水头损失为h 土粒对水流土粒对水流 的阻力应为的阻力应为 hAF

22、w 土样土样 面积面积 根据牛顿第三定律，试样的根据牛顿第三定律，试样的 总渗流力总渗流力J和土粒对水流的阻和土粒对水流的阻 力力F大小相等，方向相反大小相等，方向相反 hAFJ w 渗流作用于单位土体的力渗流作用于单位土体的力 w w i AL hA AL J j 说明：说明：渗透力渗透力j是渗流对是渗流对单位土体单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水的作用力，是一种体积力，其大小与水 力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土

23、体稳定性有显著的影响土体稳定性有显著的影响 a b c 渗透力方向与渗透力方向与 重力一致，促重力一致，促 使土体压密、使土体压密、 强度提高，有强度提高，有 利于土体稳定利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使渗流方向近乎水平，使 土粒产生向下游移动的土粒产生向下游移动的 趋势，对稳定不利趋势，对稳定不利 渗流力与重力方向相渗流力与重力方向相 反，当渗透力大于土反，当渗透力大于土 体的有效重度，土粒体的有效重度，土粒 将被水流冲出将被水流冲出 结论：结论： 渗透力是水流对单位体积土体颗粒的作用渗透力是水流对单位体积土体颗粒的作用 力；力； 是一种体积力是一种体积力 渗透力的大小与水力坡降成正比，方

24、向与渗透力的大小与水力坡降成正比，方向与 渗流方向一致。渗流方向一致。 渗流力渗流力 v 渗流力是一种体积力渗流力是一种体积力 单位为单位为kN/m3 J=J= i i v 作用方向：与渗流方向一致（流线方向）作用方向：与渗流方向一致（流线方向） v 大小与水力梯度成正比大小与水力梯度成正比 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这 种变化对土体稳定性有显著的影响种变化对土体稳定性有显著的影响 a b c 渗透力方向与渗透力方向与 重力一致，促重力一致，促 使土体压密、使土体压密、 强度提高，有强度提高，有 利于土体稳定利于土体稳定 渗流方向近乎水平

25、，使渗流方向近乎水平，使 土粒产生向下游移动的土粒产生向下游移动的 趋势，对稳定不利趋势，对稳定不利 渗流力与重力方渗流力与重力方 向相反，当渗透向相反，当渗透 力大于土体的有力大于土体的有 效重度，土粒将效重度，土粒将 被水流冲出被水流冲出 临界水力梯度临界水力梯度使土体开始发生渗透变形的水力梯度使土体开始发生渗透变形的水力梯度 G J 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何 力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力梯度即为力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力梯度即为 临界水力梯度临界水力梯度 JG crwi w cr i w wsats cr

26、e G i 1 1 或或 在工程计算中，将土的临界水力梯度除以安全系数在工程计算中，将土的临界水力梯度除以安全系数Fs(23)， 作为允许水力梯度作为允许水力梯度i。设计时，为保证建筑物的安全，将渗流。设计时，为保证建筑物的安全，将渗流 逸出处的水力梯度控制在允许梯度逸出处的水力梯度控制在允许梯度i内内 s cr F i ii 受到水的浮力作用为浮重度受到水的浮力作用为浮重度 三、例题分析三、例题分析 【例】某土坝地基土的比重某土坝地基土的比重Gs= =2.68，孔隙比，孔隙比e= =0.82，下游渗流，下游渗流 出口处经计算水力坡降出口处经计算水力坡降i为为0.2，若取安全系数，若取安全系数

27、Fs为为2.5，试问该土，试问该土 坝地基出口处土体是否会发生流土破坏坝地基出口处土体是否会发生流土破坏 【解答解答】 临界水力坡降临界水力坡降 由于实际水力坡降由于实际水力坡降i i，故土坝地基出口处土体不会发生，故土坝地基出口处土体不会发生 流土破坏流土破坏 92.0 82.01 168.2 1 1 e G i s cr 允许水力坡降允许水力坡降 37.0 5.2 92.0 s cr F i i 临界水力坡降临界水力坡降与土性密切相关与土性密切相关 土土C Cu u愈大，愈大，i icr cr愈小 愈小 渗透系数渗透系数k k愈大，愈大， i icr cr愈低 愈低 土中细粒含量愈高，土中

28、细粒含量愈高，i icr cr增大 增大 3.3.2 土的渗透变形和防治措施 流土现象: 当土颗粒间的接触压力为零，土颗粒处于悬浮状态而失去稳定。 向上渗流向上渗流 土颗粒接触点 悬浮状态 管涌现象: 土中的一些细小颗粒在渗透力作用下，通过粗颗粒的孔隙被水流带走。 图3-12 流土示意图 比较和区别: 流砂现象发生在土体表面渗流逸出处,不发生于土体内部 管涌可以发生在渗流逸出处，也可能发生在土体内部 3.4.23.4.2渗透变形渗透变形 渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动， 导致土体变形导致土体变形渗透变形问题（流土，管涌）渗

29、透变形问题（流土，管涌） 1.流土流土在渗流作用下，粒间力有效应力为零时在渗流作用下，粒间力有效应力为零时, ,或某一范围内或某一范围内 土颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。土颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。一般是突发性的破坏一般是突发性的破坏 流土发生于地基或土坝下游流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处渗流出逸处，不发生于土体内部不发生于土体内部。开。开 挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、 淤泥等较易发生流土破坏淤泥等较易发生流土破坏 2.管涌管涌在渗流作用下，土中的细小颗粒在粗颗粒形成的孔隙在渗流作用下，土中的细

30、小颗粒在粗颗粒形成的孔隙 中移动，随着土孔隙不断扩大，发生移动并被带出的现象，中移动，随着土孔隙不断扩大，发生移动并被带出的现象， 渗渗 透速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流带走，最终导致土体透速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流带走，最终导致土体 内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷。内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷。 土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成 能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失 稳。稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在

31、渗流出口处管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发，发 展一般有个时间过程，展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏是一种渐进性的破坏 潜蚀作用：潜蚀作用： 易发生流砂的土易发生流砂的土 饱和的饱和的 颗粒级配均匀颗粒级配均匀 细砂细砂 粉砂粉砂 粉土层粉土层 机械潜蚀机械潜蚀流动的机械力将细土粒带走而形成洞穴流动的机械力将细土粒带走而形成洞穴 潜蚀作用潜蚀作用水流溶解了土中易溶盐，胶结物使土水流溶解了土中易溶盐，胶结物使土 变松散，土体被软化、弱化，细土粒被水冲走，变松散，土体被软化、弱化，细土粒被水冲走， 形成洞穴形成洞穴 3.流土判别流土判别 上海地区易发生流砂的土层特征上海地

32、区易发生流砂的土层特征 粘粒含量小于粘粒含量小于10%10% 土的不均匀系数土的不均匀系数C Cu u50.75-0.8e0.75-0.8 有效粒径有效粒径d d10 100.1mm 0.1mm C Cu u51010 的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，局部地区较易发的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，局部地区较易发 生流土破坏生流土破坏 对对C Cu u1010的砂和砾石、卵石，分两种情况的砂和砾石、卵石，分两种情况: : 1.1.当孔隙中细粒含量较少（小于当孔隙中细粒含量较少（小于30%30%）时，由于阻力）时，由于阻力 较小，只要较小的水力坡降，就易发生管涌较小，只要较小的水力坡降，就易发生管

33、涌 2.2.如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此 时细粒含量约为时细粒含量约为30%30%35%35%），此时的阻力最大，一），此时的阻力最大，一 般不出现管涌而会发生流土现象般不出现管涌而会发生流土现象 三、例题分析三、例题分析 例 某土坝地基土的比重某土坝地基土的比重d ds= =2.68，孔隙比，孔隙比e= =0.82，下游渗流，下游渗流 出口处经计算水力坡降出口处经计算水力坡降i为为0.2，若取安全系数，若取安全系数Fs为为2.5，试问该土坝地，试问该土坝地 基出口处土体是否会发生流土破坏基出口处土体是否会发生流土破坏 解解 临界水力坡降

34、临界水力坡降 由于实际水力坡降由于实际水力坡降i i，故土坝地基出口处土体不会发生，故土坝地基出口处土体不会发生 流土破坏流土破坏 92.0 82.01 168.2 1 1 e G i s cr 允许水力坡降允许水力坡降 37.0 5.2 92.0 s cr F i i 3.5 渗流工程问题与处理措施 渗流工程问题渗流工程问题 1.地下水的浮托作用地下水的浮托作用 地下水不仅对水位以下的土体产生静水压力和浮托力，并对地下水不仅对水位以下的土体产生静水压力和浮托力，并对 建筑物基础产生浮托力建筑物基础产生浮托力 2.地下水的潜蚀作用地下水的潜蚀作用 在施工降水等活动过程中产生水头差，在渗透力作用

35、下，土在施工降水等活动过程中产生水头差，在渗透力作用下，土 颗粒受到冲刷，将细颗粒冲走，破坏土的结构。颗粒受到冲刷，将细颗粒冲走，破坏土的结构。通常产生于粉细通常产生于粉细 砂、粉土地层中砂、粉土地层中 3.流砂流砂 流砂在工程施工中能造成大量的土体流动，使地表塌陷或建流砂在工程施工中能造成大量的土体流动，使地表塌陷或建 筑物的地基破坏，给施工带来很大的困难，影响建筑工程的稳定。筑物的地基破坏，给施工带来很大的困难，影响建筑工程的稳定。 通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、 埋设地下管道、打井等工程活动中常出现埋设地下管道、打井等工程活动中常出现 4.基坑突涌基坑突涌 当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚 度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲 毁基坑底板，这种现象称为毁基坑底板，这种现象称为 基坑突涌基坑突涌 hH w 防渗处理措施防渗处理措施 1.水工建筑物渗流处理措施水工建筑物渗流