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渗透变形判定电子教材

《土工技术与应用》项目组

2015年3月

土工技术与应用

土工技术与应用

渗透变形判定

渗透破坏产生的条件：土的渗透变形的发生和发展主要取决于两个原因，一是几何条件，二是水力条件。

1.几何条件

渗透变形产生的几何条件是指土颗粒的组成和结构等特征。例如，对于管涌来说，只有当土中粗颗粒所构成的孔隙直径大于细颗粒的直径，才可能让细颗粒在其中移动，这是管涌发生的必要条件之一。对于不均匀系数的土，粗颗粒形成的孔隙直径不能让细颗粒顺利通过，一般情况下这种土不会发生管涌；而对于不均匀系数的土，发生流土和管涌的可能性都存在，主要取决于土的级配情况和细粒含量。试验结果表明，当细粒含量小于25%时，细粒填不满粗颗粒所形成的孔隙时，渗透变形属于管涌；而当细粒含量大于35％时，则可能产生流土。

水力条件

产生渗透变形的水力条件指的是作用在土体上渗透力的大小，是产生渗透变形的外部因素和主动条件。土体要产生渗透变形，只有在渗流水头作用下的渗透力，即水力坡降大到足以克服土颗粒之间的黏聚力和内摩擦力时，也就是说水力坡降大于临界水力坡降时，才可以发生渗透变形。

渗流的逸出条件

渗流逸出处有无适当的保护对渗透变形的产生和发展有着重要的意义。当逸出处直接临空，此处的水力坡降是最大的，同时水流方向也有利于土的松动和悬浮，这种逸出处条件最易产生渗透变形。所以工程上一般在渗流逸出处设置反滤层以降低渗流逸出速度和水力坡降。

渗透破坏判定

根据前述知识，渗透破坏的判定条件有以下方法：

按颗粒组成判断：无黏性土渗透破坏形式的判别准则可概括为下列形式：

天然无粘性土

天然无粘性土

较均匀土，Cu≤10

不均匀土，Cu10

流土

级配不连续

级配连续

P35%

P25%

P=25%～35%

流土

管涌

过渡

D0d3

D0d5

D0=d3～d5

流土

管涌

过渡

其中P——级配曲线上断点以下对应颗粒含量，即细料含量；

D0——孔隙平均直径，可用D0=0.25d20计算；

d3、d5、d20——小于该粒径土粒含量为3%、5%、20%对应的粒径。

另外，无黏性土的渗透变形还与土的密度有关，有些土在较大密度下可能发生流土，而在小密度下则可能出现管涌。

按临界水力坡降判断

（1）

iicr:土体处于稳定状态

iicr:土体处于稳定状态

i=icr:土体处于临界状态

式（1）中：[i]:允许坡降Fs:安全系数1.5～2.0