第4章_土的渗透性与土中渗流课件.ppt

土的渗透变形(或称渗透破坏) 基本类型 流土 管涌 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 土的渗透变形(或称渗透破坏) 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称渗透变形(或称渗透破坏)。如土层剥落，地面隆起，细颗被水带出以及出现集中渗流通道等。 (一) 渗透变形的类型 土的渗透变形类型就单一土层来说主要有流土和管涌两种基本型式。 1.流土 在向上的渗透水流作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象称为流土。只要水力坡降达到一定的大小，都会发生流土破坏。 粘性土k1k2 砂性土k2 坝体 渗流 原因： 2.管涌 在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动．以 至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透流速不断增加．较粗的颗粒也相 继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌 陷，这种现象称为管涌。 管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。管涌发 生在一定级配的无粘性土中，发生的部位可以在渗流逸出处，也可以在 土体内部，故也称之为渗流的潜蚀现象。 原因： 内因—— 有足够多的粗颗粒形成大于细粒径的孔隙通道 外因——渗透力足够大 流土与管涌的比较 流土 土体局部范围的颗粒同时发生移动 管涌 只发生在水流渗出的表层 只要渗透力足够大，可发生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局部滑动等 现象 位置 土类 历时 后果 土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动 可发生于土体内部和渗流溢出处 一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口 渗流破坏类型的判别 土的渗透变形的发生和发展过程有其内因和外因。内因是土的颗粒组成和结构,即几何条件；外因是水力条件，即作用于土体渗透力的大小。 1.流土可能性的判别 任何土，包括粘性土或无粘性土,在自下而上的渗流逸出处，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降这一个事实，均要发生流土。 可按下列条件，判别流土的可能性： 若 i ic 土体处于稳定状态 i ic 土体发中流土破坏 i = ic 土体处于临界状态 级配良好的土和 级配不良的土哪 一种土易发生管涌? 管涌可能性的判别 土是发生管涌，首先决定于土的性质。一般粘性土(分散性土例外）。只会发生流土而不会发生管涌，故属于非管涌土；无粘性土中产生管涌必须具备下列两个条件。 (1)几何条件 土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径，才可能让细颗粒在其中移动，这是管涌产生的必要条件。 (2)水力条件 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，可用管涌的水力坡降表示。 流土现象发生在土体表面渗流渗出处，不发生在土体内部。而管涌现象可以发生在渗流逸出处，也可以发生于土体的内部。 1. 饱和土中的两种应力形态 饱和土是由固体颗粒构成的骨架和充满其间的水组成的两相体，当外力作用于土体后一部分由土骨架承担，并通过颗粒之间的接触面进行应力的传递．称之为粒间应力；另一部分则由孔隙中的水来承担，水虽然不能承担剪应力，但却能承受法向应力．并且可以通过连通的孔隙水传递，这部分水压力称为孔隙水压力。 有效应力原理就是研究饱和土中这两种应力的不同性质和它们与总应力的关系。 有效应力原理 （K.Terzaghi,1936) 2. 有效应力原理 有效应力原理主要内容可归纳为如下两点： 1.饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，其间关系总是满足： ? —— 土中任意面上的总应力； ?′ —— 土骨架的承受的粒间应力，称有效应力； u —— 孔隙水承受的压力，称孔隙水压力(静水压力和超静水压力)。 有效应力原理 （K.Terzaghi,1936) 2.土的变形(压缩)与强度的变化都只取决于有效应力的变化 这意味着引起土的体积压缩和抗剪强度发生变化的原因，并不是作用在土体上的总应力，而是有效应力。 孔隙水压力并不能使土产生变形和强度的变化，因为水压力在各个方向相等，均匀作用在每个土粒上，不会使土颗粒移动，而导致孔隙体积的变化，只能使土颗粒本身受到浮力