岩土工程师

渗透变形工程地质研究

1. 理解渗透变形的基本概念，掌握影响渗透变形的基本形式;

2. 掌握产生渗透变形的基本条件及其影响规律;

3. 掌握渗透变形预测思路及评价方法;

4. 掌握渗透变形的防治原则及防治措施。

1.渗透变形的基本概念、类型

渗透变形：岩土体在地下水渗透力(动水压力)的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。

渗透变形类型：管涌、流土。

管涌：在渗流作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象，又称潜蚀。

根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌、水平管涌。

按渗流方向与土层接触面的关系：垂直接触管涌、平行接触管涌。

流土：在渗透作用下，一定体积的土体同时发生移动的现象。

2.产生渗透变形的基本条件

渗透变形产生的必要条件：

一、渗流的动水压力及临界水力梯度：

当dp(渗透压力)=dQ(水下重量)时，单元体处于悬浮状态，发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr。土粒越密实，n越小，Icr越大，土体越不容易发生渗透变形。

二、土体结构特征决定了土体的抗渗强度：

(1)粗细颗粒直径比例：土体的排列方式决定着D (粗颗粒直径)/ d0(空隙直径) 的值。

当排列疏松时，D / d0 减小，D/d 减小，渗透变形广泛;

当排列密实时，D / d0 增大，D/d 增大，渗透变形不广泛。

(2)细颗粒的含量：用细颗粒含量百分数来判别双峰型砾土的渗透变形型式：

η>35% 流土

η<25% 管涌

η=25%—35% 流土或管涌，取决于踩土的密实度及细颗粒的组成。

细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。

三、宏观地质因素：

(1)地层组合关系：

单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵(砾)石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多，可能流土。

双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度。

多层型：除考虑表层粘性土层外，还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯度的突变等原因。

(2)地形地貌条件：沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等。

四、工程因素：施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。

3.渗透变形预测思路(步骤)

(1)根据土体的类型和性质，判断是否容易发生渗透变形，以及变形的类型。

(2)确定土体中各点的实际水力梯度，尤其是最大水力梯度。

(3)确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度。

(4)判断渗透变形的可能性及范围。

4.渗透变形的防治原则及防治措施

防治原则：

渗透变形的防治措施，原则上可分为三类。第一类措施是改变渗流的水动力条件，第二类措施是保护渗流出口，第三类措施是改善土石性质。

防治措施：

一、垂直截渗：防渗帷幕、截水槽、混凝土防渗墙

二、水平铺盖：在坝上游设置粘性土铺盖，其渗透系数比透水地基小2-3 个量级，并与坝体的防渗斜墙搭接。

三、排水减压：常用的方法有排水沟和减压井，它们的作用是吸收渗径和减小逸出段的实际水力梯度

四、反滤盖重：在渗流逸出段分层铺设几层粒径不同的砂砾石层，层界面应与渗流方向正交，粒径由细到粗，常设置三层，即为反滤层。反滤层是保护渗流出口的有效措施，它既可以保证排水通畅，降低逸出水力梯度，又起到盖重的作用。

五、物理、化学方法：改造、冻结、电动硅化、灌浆(化学浆液)等。

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