任务3.3渗透变形.docx

《土力学》

PAGE2/NUMPAGES2

任务3.3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。

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。

前两种类型主要出现的单一土层中，后两种类型多出现在多层结构土层中。除分散性粘性土外，粘性土的渗透变形形式主要是流土。对于重要工程或不易判别渗透类型的土，应通过渗透变形试验确定。土的渗透变形判别应包括下列内容：

（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：

土的不均匀系数按式（2-1）计算。土中细颗粒含量的确定应符合下列规定：

（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。

（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）接触冲刷宜采用下列方法判别：

对双层结构地基，当两层土的不均匀系数均等于或小于10，且符合下式规定的条件时，不会发生接触冲刷。

≤10（2-33）

式中、——分别代表较粗和较细一层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重的10%。

（4）接触流失宜于采用下列方法判别：

对于渗数向上的情况，符合下列条件将不会发生接触流失。

1）不均匀系数等于或小于5的土层：

≤5（2-34）

式中——较粗一层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重的15%。

式中——较细一层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重的85%。

2）不均匀系数等于或小于10的土层：

≤7（2-35）

式中——较粗一层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重的20%。

式中——较细一层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重的70%。

流土与管涌的临界水力比降宜采用下列方法确定：

1流土型宜采用下式计算：

Jcr=（Gs-1）（1-n）（2-36）

式中：Jcr——土的临界水力比降；

Gs——土粒比重；

n——土的孔隙率（以小数计）。

2管涌型或过渡型可采用下式计算：

Jcr=2.2（Gs-1）（1-n）2（2-37）

式中：、——分别为小于该粒径的含量占总土重的5%和20%的颗粒粒径（mm）。

3管涌型也可采用下式计算：

Jcr=（2-38）

式中：——土的渗透系数（cm/s）；

——小于该粒径的含量占总土重3%的颗粒粒径（mm）。

无粘性土的允许比降宜采用下列方法确定：

1以土的临界水力比降除以1.5~2.0的安全系数；当渗透稳定对水工建筑物的危害较大时，取安全系数为2；对于特别重要的工程也可取安全系数为2.5。

2无试验资料时，可根据下表选用经验值。

表2-21无粘性土的允许水力比降

允许水力比降

渗透变形类型

流土型

过度型

管涌型

Cu≤3

3＜Cu≤5

Cu＞5

级配连续

级配不连续

J允许

0.25~0.35

0.35~0.50

0.50~0.80

0.25~0.40

0.15~0.25

0.10~0.20

注：本表不适用于渗流出口有反滤层的情况。

本章小结

本章主要讨论了土的物质组成以及定性、定量描述其物质组成的方法，包括土的三相组成、土的三相指标、土的结构构造和土的工程分类等。这些内容是学习土力学