渗透力和渗透变形陈晓莉.pptx

3.3渗透力和渗透变形主讲人：陈晓莉

什么是土的渗透变形？土体在渗流作用下发生破坏，由于土体颗粒级配和土体的结构不同，存在流土、管涌、接触冲刷和接触流失四种破坏形式。渗透力和渗透变形

渗透力和渗透变形

流土:在上升的渗流作用下局部土体表面隆起、顶穿，或者粗细颗粒群同时浮动而流失称为流土。前者多发生于表层为粘性土与其他细粒土组成的土体或较均匀的粉细砂层中，后者多发生在不均匀的砂土层中。管涌:土体中的细颗粒在渗流作用下，由骨架孔隙通道流失，称为管涌，主要发生在砂砾石地基中。

接触冲刷:当渗流沿着两种渗透系数不同的土层接触面，或建筑物与地基的接触面流动时，沿接触面带走细颗粒称为接触冲刷。接触流失:在层次分明、渗透系数相差悬殊的两土层中，当渗流垂直于层面将渗透系数小的一层土中的细颗粒带到渗透系数大的一层中的现象称为接触流失。渗透力和渗透变形

（一）土的渗透变形判别条件（1）判别土的渗透变形类型。（2）确定流土、管涌的临界水力比降。（3）确定土的允许水力比降。天然地基的土的渗透变形判定可采用如下方法：（1）级配不连续的土：颗粒大小分布曲线上至少有一个以上粒组的颗粒含量小于或等于3%的土，称为级配不连续的土。以上述粒组在颗粒大小分布曲线上形成的平缓段的最大粒径和最小粒径的平均值或最小粒径作为粗、细颗粒的区分粒径d，相应于该粒径的颗粒含量为细颗粒含量P。渗透力和渗透变形

渗透力和渗透变形

（2）级配连续的土：粗、细颗粒的区分粒径为d=（2-29）式中：——小于该粒径的含量占总土重70%的颗粒粒径（mm）。——小于该粒径的含量占总土重10%的颗粒粒径（mm）。无粘性土的渗透变形类型的差别可采用以下方法：（1）不均匀系数小于等于5的土可判为流土。（2）对于不均匀系数大于5的土可采用下列判别方法：1）流土：P≥35%（2-30）2）过渡型取决于土的密度、粒级和形状：25%≤P＜35%（2-31）3）管涌：P＜25%（2-32）

（3）渗流变形主要有：流沙（土）和管涌流土：在向上的渗透水流作用下，表层土均布范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。渗透力和渗透变形

流土示意图

管涌：在渗流水流作用下，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，造成土体坍塌。渗透力和渗透变形

渗透力和渗透变形

流土与管涌的比较流土 管涌土体局部范围的颗粒同时发生移动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中破坏过程较长，渐进破坏导致结构发生塌陷或溃口

渗透变形案例据统计，渗透变形所造成的土坝失事占总失事土坝的百分比：我国是29%，美国39%，日本44%，瑞典40%，西班牙40%。由此可知因渗透变形导致工程失事的比重是如此之大，也反应出渗透变形对工程的重要性。

直接损失8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路损失：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事概况：渗透变形案例Teton坝

渗透变形案例失事的全过程，包括六个时间段，具体如下：

渗透变形案例上午10：30管涌初现

11：30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主动的上方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝址处设施。11：00洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加渗透变形案例

11：57坝体坍塌，泥水狂泻而下11：50洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈渗透变形案例

渗透变形案例12：00之后坝体设施几乎被彻底摧毁

感谢聆听主讲人：陈晓莉