工程地質學基礎——滲透變形匯總

1、一、概念滲透變形：巖土體在地下水滲透力（動水壓力）的作用下，部分顆粒或整體發(fā)生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現(xiàn)象。表現(xiàn)為鼓脹、浮動、斷裂、泉眼、沙浮、土體翻動等。 二、滲透變形的類型：1.管涌：在滲流作用下，細顆粒沿土體骨架中的孔道發(fā)生移動帶走的現(xiàn)象，又稱潛蝕。根據(jù)滲透方向與重力方向的關系： 垂直管涌： 水平管涌：第六章 滲透變形工程地質研究第一節(jié) 概 述2.流土：在滲透作用下，土體中的顆粒群或團塊同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。常發(fā)生于均質砂土層和亞砂土層中。第二節(jié) 滲透變形產生的條件一、滲流的動水壓力及臨界水力梯度 流入：pA= h1 wg dw 流出：pB= h2 wg dw 滲透壓力：dP=

2、pA-pB=dww dh g動水壓力（D）：單位體積土層所受的滲透壓力dwdlgdFdwdlgdWIgdldhgdldwdPDsat水下重量dQ=dW-dF=(sat- ) gdl dw = gdl dw當dp=dQ時，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，即將發(fā)生流土。此時滲流的水力梯度為臨界水力梯度Icr 土的抗?jié)B強度。dw dh g= gdl dw dh/dl= / Icr=dh/dl= / Icr= =(s-1)(1-n) 太沙基公式土粒越密實， n越小， Icr越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。土的側壓力系數(shù)式中：我國水利部門：扎馬林：gc)tg1 (Icrn5 . 0)n1)(1(Icr21,s管

3、涌的Icr的求取較為復雜，通過試驗測定。二、土體性質與滲透變形類型土體結構包括了土中粗細顆粒直徑比例、細粒物質含量、土的級配等。1.粗細顆粒直徑比例細粒從空隙中流動最優(yōu)比例：d0/d = 8d0 ：孔隙直徑d：細顆粒直徑D：粗顆粒直徑天然無粘性土 n=0.395 D/ d0 =2.5D/d = 20 有利于管涌土體的排列方式?jīng)Q定著D / d0 的值：當排列疏松時， D / d0 減小， D/d減小，有利于滲透變形當排列密實時， D / d0 增大， D/d增大，不利于滲透變形 2.細顆粒的含量用細顆粒含量來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：35% 流土25% 管涌=25%35% 流土或管涌，取決于

4、礫土的密實度及細顆粒的組成中等以上密實度、不均勻系數(shù)較小的細粒土，發(fā)生流土細顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強度增加，不易發(fā)生滲透變形。3.土的級配特征：不均勻系數(shù)Cu=d60/d10Cu20 管涌Cu:1020 流土或管涌3 地層組合關系：單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫）石層，一般發(fā)生管涌，隨著細粒成分的增多，可能流土。雙層型：主要考慮表層粘性土的性質、厚度、完整程度多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水力梯度的突變等原因4 地形地貌條件溝谷切割等改變了滲流的補給、滲流的長度、出口條件等5 工程因素施工等破壞了表層具有防滲作用

5、的弱透水層。第三節(jié) 滲透變形的預測一、預測步驟 1.根據(jù)土體類型和性質，判定是否容易發(fā)生滲透變形及變形的類型 2.確定土體中各點的實際水力梯度 3.確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度 4.判定滲透變形的可能性及其范圍二、滲透變形類型的確定 1.粗細顆粒比例 2.細粒物質含量 3. 土的級配 三、實際水力梯度的確定 常用方法有： 水力學方法：計算及圖解 模型模擬法數(shù) 值計算法理論計算法：的測壓水位為上、下游壩腳處下層、式中：水平逸平43432121121HHb2HHITTKKb2T2HHI四、臨界水力梯度與允許水力梯度的確定允許水力梯度：1mmIIcr允m與地質條件和工程重要性有關：一般砂土：m1.53.0粘性土：m2.54.0五、滲透變形可能性判定I實I允 發(fā)生滲透變形I實I允 不發(fā)生滲透變形4 滲透變形的防治一、防治原則1.改變滲流的水動力條件，減少動水壓力即降低