岩体的渗透性

岩体的渗透特性

2.2.22.2.32.2.42.52.6

水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透。岩土体具有渗透的性质称为岩土体的渗透性。

2.1概述第2章岩体的渗透特性

由水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等均属于岩土体的渗透稳定问题。水在孔隙介质中的渗透问题，目前的研究在试验及理论上都有一定的水平，在解决实际问题方面也能够较好地反映土在孔隙介质中的渗流的运动规律。

在一定的水力梯度或压力作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。对孔隙介质岩体，一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流动一样，也服从于线性渗流规律——达西定律；渗透系数是表征岩石透水性的重要指标，其大小取决于岩石中空隙、裂隙的数量、规模及连通情况等，并可在室内根据达西定律测定。岩石的渗透性一般都很小，远小于相应岩体的透水性，新鲜致密岩石的渗透系数一般均小于10-7cm/s量级。同一种岩石，有裂隙发育时，渗透系数急剧增大，一般比新鲜岩石大4～6个数量级，甚至更大，说明空隙性对岩石透水性的影响是很大的

岩石的透水性：2.2岩土体的渗透性岩体的渗透性是一个复杂的问题，根据目前的研究，岩体的渗流大体可划分为准均匀介质渗流、裂隙性介质渗流和岩溶性介质渗流三种。(1)准均匀介质渗流：属于这一类型的有全、强风化带及弱风化带的中上部的多孔隙砂岩。在该渗流场中，达西定律基本上适用；(2)

裂隙性介质渗流：裂隙性介质渗流是岩体渗流的基本形式，水的渗流主要受裂隙的类型、裂隙的大小、裂隙的产状及裂隙充填情况所控制。岩体的渗透性：2.2岩土体的渗透性(3)岩溶介质渗流：岩溶介质渗流是岩体渗流最复杂的一种形式，由于受岩溶的发育规律所控制，岩溶的渗流具有间歇性、隐伏性、封闭性和地下水系等特点。岩溶介质渗流的复杂性主要表现在以下三个方面：①多循环系统共存这是岩溶介质渗流最突出的特点之一。如一个泉眼可能是一个循环系统的排泄点，也可能是几个循环系统的排泄点。同时，单个系统在空间上可以相互交叉。②裂隙性渗流与管道型渗流共存。③多种渗流特征参数共存。

岩体的渗透性：2.2岩土体的渗透性《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）规定，岩土渗透性可按表2－3分级。

岩土渗透性分级：2.2岩土体的渗透性

渗透性等级标准

岩体特征

土类渗透系数k（cm/s）透水率q（Lu）极微透水K<10-6q<0.1完整岩石，含等价开度<0.025mm裂隙的岩体粘土微透水10-6≤K<10-50.1≤q<1含等价开度0.025～0.05mm裂隙的岩体粘土－粉土弱透水10-5≤K<10-41≤q<10含等价开度0.05～0.01mm裂隙的岩体粉土－细粒土质砂中等透水10-4≤K<10-210≤q<100含等价开度0.01～0.5mm裂隙的岩体砂―砂砾强透水10-2≤K<100q≤100含等价开度0.5～2.5mm裂隙的岩体砂砾－砾石、卵石极强透水K≤10-5q≤100含连通孔洞或等价开度>2.5mm裂隙的岩体粒径均匀的巨砾坝基下的渗透水流，使岩土体中的某些颗粒移动或颗粒成分、结构发生改变的现象称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形对土石坝稳定影响极大，据美国发表的资料，在破坏的土石坝中，有40％是由于坝基或坝体土的渗透变形所造成。我国对有问题的土石坝的调查发现其中由渗透变形所引起者竟达60％。四川陈仓水库条石拱坝的实事便是一例。该坝由于清基不彻底，在三号拱基下发生渗透变形，不仅把红色风化泥岩裂隙中的粘土冲蚀，而且把泥岩也冲蚀了7m深，连同被冲蚀的坝身成为一个高13m，宽8m的冲蚀洞。坝基渗透变形的主要类型是管涌和流土。

坝基下的渗透：2.3坝基渗透稳定性分析在工程地质勘测的基础上坝基渗透稳定性的分析步骤如下：（1）在宏观第四纪地层结构分析或软弱夹层研究的基础上，进行坝基渗透变形特征的分段。（2）根据岩性和颗粒分析以及物理分析试验资料，对各地段进行渗透变形类型的预测。（3）确定坝基各点的实际水力坡降。确定方法有理论计算法、流网法、水电比拟法和观察法等。初步判定可用计算法。

双层结构且透水层厚度稳定，坝下溢出平均水力坡度为：2.3坝基渗透稳定性分析（4）确定临界水力坡降。确定临界水力坡降有计算法、试验法和经验数值法。①计算法，临界水力坡降可用式（2-7）计算。②试验法

确定临界水力坡降的试验法有室内试验和现场试验。室内试验多在透明的有机玻璃渗透仪或水槽中进行（图2-8和图2-9）。

2.3坝基渗透稳定性分析现场渗透变形试验对于砂砾石土类有堤坝式、围堰式、现场试件式等，以堤坝式较好。

2.3坝基渗透稳定性分析如坝基下不深处有粘土隔水层，则可使隔水墙嵌入粘土层，将试验砂砾层全部封闭起来（图2-10）。如粘土层很深，可用半封闭或不封闭堤坝式（隔水墙深为设计水头的1/2）。试验坝的底宽和长度分别为设计坝的1/100和1/200。

软弱夹层渗透变形现场试验有辐射流法和平行流法。前者是用一个主压水孔，产生辐射渗透，在四周打孔，挖坑观测；后者是打一排孔联合压水，使试验地段的中心地带，产生近于平行流渗透，后一种方法与坝基实际渗流状态接近，具体布置如图2-11。

2.3坝基渗透稳定性分析图2-11软弱夹层现场渗透变形试验布置图现场试验也是逐级升压，逐级稳定，并经历试验与逐级减压两个阶段。一般在每级压力下要稳定2～3h，所以试验历时较长。试验结束，绘制流量与压力关系曲线或1gI~1gv关系曲线，以曲线转折点求出I。（图2-12）

2.3坝基渗透稳定性分析控制照坝基微及地触基的料渗流督，其绪主要剂任务午可归慎结为级三点刻：一是好尽量停减少调渗漏判量；二是木提早仰释放槐渗透抗压力狱，保湖证地似基与还水工控建筑撞物有弓足够博的静可力稳母定性场；三是鼠防止很渗透分破坏对，保槐证渗岸透稳蚕定性注。渗透万变形演的防分治措振施可蓄分为侨渗流疼水动雕力条狱件改吗变、栽渗流召出口升保护植和土税石性扇质改敏善等歉三个里方面扫。2.炕4灯渗楚透变周形的拿防治饥措施这种争防治伯措施编主要庆采用捷人工陡降低孩地下律水位页的方菌法，席使地术下水代位或母水头傍低于壤基坑止底板解。其盖目的堵是在莲防治顶流砂晨的同央时，还又防裤止了坡地下遇水涌锈入基骨坑。齐也可确采用价板桩书防护劳墙施蝇工。水平登坑道真、竖罩井开亚挖遇舞流砂浙时，劝前者纠可采货用盾和构法呀施工卵，后让者采拉用沉危井式演支护疏掘井隐。目前说工程遍中也碎可采桥用冻丈结法膨或电剧动硅棕化法广改善伴砂土住性质低，使歉施工根顺利徒进行晨。1)建筑悼物深反挖基洲坑及榨地下桃巷道跟施工涉时流俘砂破兵坏的堂防治2.升4庄渗术透变缠形的饺防治药措施通过感在过庆滤管理与井碗壁间卸充填村反滤词料，替以保只护渗顺流出胳口。反滤穴料的乌粒径沸选择旨必须露考虑兔到被仇保护厅的含声水层涉中潜延蚀颗旦粒的继大小矩，以达细颗宴粒不颤能穿逆过反税滤料涛孔隙重为原赖则。2)抽水粱井防禽止管僻涌的蜘措施2.战4称渗项透变拣形的榴防治野措施坝基刻有岩岭基和后非岩察基两窝大类恶，非线岩基浪也称佩为松惯散地纷基。洞对松督散地碧基的掀渗流牺通常啦采用霜垂直刑和水绢平两可种控惊制手展段，归具体瓶措施钉有：①设爬置截滥水槽瞎；②浇外筑混吸凝土耍防渗撑墙或箱灌浆命帷幕邀；③铺抽筑上遇游水葵平防晶渗铺资盖。土石像坝基次的渗垮流控匠制主榜要是详防渗鄙和保则证渗告透稳陕定，练如我矿国黄损河小刻浪底慨工程吊高15请4m的土族石坝虚及三坡峡工年程二匙期围界堰堰妇体等按均采监用防巧渗墙予和防窜渗帷悉幕灌惕浆结治合防芹止坝退基渗蒜流。3)土石绝坝坝覆基渗扰流控铲制措西施2.岗4亏渗射透变纲形的成防治更措施(1迹)防渗露帷幕在大庆坝靠阀上游麻面的宫地基智中，示平行展坝铀芬线打舰一排亦或几督排钻睡孔，麻在高馆压下扮将水枕泥等锐浆液凭压入滤基岩往的裂诉隙或屋断层裂破碎体带中滑，待庙凝固克后就抛形成座一道蜓隔水枕的屏普幕，径称为描防渗瓜帷幕键。帷否幕的惠深度乌、厚移度、取灌浆夹孔距成、排左距、载灌浆孩压等故参数渡，应得根据欧水文余地质写工程眉地质衰条件室、建爱筑物馆规模胃及其眼防渗宝要求渣综合故考虑辱，最释好由愧现场化灌浆重试验火确定效。3)土石忌坝坝甩基渗书流控泽制措揭施2.仅4垂渗闲透变送形的概防治兵措施图2秘-1奋3残砂极砾石访坝基功防渗蠢处理牙示意皆图(2谦)防渗屑墙和军铺盖当砂醋砾石它透水农层不畅厚时吉，可皮挖出腥梯形太糟回袜填粘魄土成零为截全水槽纳。当商透水将层厚纤时可冻用板美桩、僻混凝父土连爆锁管役柱和插混凝本土防竹渗墙躁等垂壳直防俊渗措切施截己断透构水层告。用根大直菊径钻昨孔造榜圆孔般或槽歉孔，娃然后归回填眨混凝刃土与猫不透恰水层松相接盈，各趁孔相蹲互搭们接成提为连狡续的存横河颂防渗洋墙，市效果职较好(图2-室14雪)。当俩透水酸层很右厚时茄，则爪宜在稠坝上付游采削用粘狸土铺炭盖。3)土石谦坝坝烂基渗稻流控映制措与施2.透4际渗膀透变谅形的率防治团措施图2们-1须4基产岩坝四基排仪水系等统示输意图（3）坝桐基排烧水为了内阻截谎透过哄防渗期帷幕盐的渗驾水，浙减少泉坝基用扬压场力，群一般爸都在母防渗言帷幕局下游故设置自排水况孔组埋成主耀排水毒幕。育（图2-