一、概念念滲透變形形：巖土體體在地下下水滲透透力（動動水壓力力）的作作用下，，部分顆顆?；蛘w發(fā)生生移動，，引起巖巖土體的的變形和和破壞的的作用和和現(xiàn)象。。表現(xiàn)為為鼓脹、、浮動、、斷裂、、泉眼、、沙浮、、土體翻翻動等。。二、研究究意義第六章滲滲透透變形工工程地質(zhì)質(zhì)研究第一節(jié)概概述述1998年長江洪洪水險情情以滲流流險情最最為普遍遍，沿長長江6000余處險情情中就有有400余處屬滲滲流險情情。其中中管涌被被視為險險中之險險。一般來說說，長江江中下游游平原沖沖積地層層，上面面是粘性性土；往往下是粉粉砂、細(xì)細(xì)砂等，，砂層間間也有粘粘性土夾夾層的，，再往下下則是砂砂礫及卵卵石等強(qiáng)強(qiáng)透水層層，在河河床中露露頭與河河水相通通。在在汛期高高水位時時由于滲滲水流經(jīng)經(jīng)強(qiáng)透水水層壓力力損失很很小，堤堤內(nèi)數(shù)百百米范圍圍內(nèi)粘土土層下面面仍承受受很大的的水壓力力，如果果這股水水壓力，，沖破了了粘土層層，下面面的粉砂砂、細(xì)砂砂就會隨隨水流出出（在沒沒有反濾濾層保護(hù)護(hù)的情況況下），，從而發(fā)發(fā)生管涌涌。堤岸岸三、滲透透變形的的類型：：1.管涌：在滲流作作用下，，細(xì)顆粒沿土體骨骨架中的的孔道發(fā)發(fā)生移動動帶走的的現(xiàn)象，，又稱潛潛蝕。它它通常發(fā)發(fā)生在砂砂礫石地地層中。。根據(jù)滲透方向向與重力力方向的關(guān)系：：垂直管涌涌：水平管涌涌：2.流土：在滲透作作用下，，土體中中的顆粒粒群或團(tuán)團(tuán)塊同時時發(fā)生移移動的現(xiàn)現(xiàn)象。常發(fā)生于于均質(zhì)砂砂土層和和亞砂土土層中。。這種破破壞形式式在粘性性土和無無粘性土土中均可可以發(fā)生生。粘性性土發(fā)生生流土破破壞的外外觀表現(xiàn)現(xiàn)為：土土體隆起起、鼓脹脹、浮動動、斷裂裂等。無無粘性土土發(fā)生流流土破壞壞的外觀觀表現(xiàn)是是：泉眼眼（群））、砂沸沸、土體體翻滾最最終被滲滲透托起起等。3.接觸沖刷刷滲流沿著著兩種不不同介質(zhì)質(zhì)的接觸觸面流動動并帶走走細(xì)顆粒粒的現(xiàn)象象稱為接接觸沖刷刷。如穿穿堤建筑物物與堤身身的結(jié)合合面和裂裂縫的滲滲透破壞壞等。4.接觸流土土滲滲流垂直直于兩種種不同介介質(zhì)的接接觸面運運動，并并把一層層土的顆顆粒帶入入另一土土層的現(xiàn)象象稱為接接觸流土土。這種種現(xiàn)象一一般發(fā)生生在顆粒粒粗細(xì)相相差較大大的兩種種土層的的接觸帶，如如反濾層層的機(jī)械械淤堵等等。對粘性土土，只有有流土、、接觸沖沖刷或接接觸流土土三種破破壞形式式，不可可能產(chǎn)生生管涌破破壞。對無粘性性土，則則四種破破壞形式式均可發(fā)發(fā)生。第二節(jié)滲滲透變變形產(chǎn)生生的條件件一、滲流流的動水水壓力及及臨界水力力梯度流入：pA=h1wgdw流出：pB=h2wgdw滲透壓力力：dP=pA-pB=dww·dh··g動水壓力力（D）：單位體體積土層層所受的的滲透壓壓力水下重量量dQ=dW-dF=(sat-)·g··dl··dw=’··g·dl·dw當(dāng)dp=dQ時，單元元體處于于臨界懸懸浮狀態(tài)態(tài)，即將將發(fā)生流流土。此時滲流流的水力力梯度為為臨界水力力梯度Icr——土的抗?jié)B滲強(qiáng)度。。則有：dw·dh··g=’··g·dl·dwdh/dl=’/Icr=dh/dl=’/Icr=’=(s-1)(1-n)………太沙基公公式土粒越密密實，n越小，Icr越大，土土體越不不容易發(fā)發(fā)生滲透透變形。。流土臨界水力力梯度流土首先先發(fā)生于于滲流出出口，不不可能在在土體內(nèi)內(nèi)部直接接發(fā)生。。當(dāng)滲流流自下向向上運動動時，一一旦滲透透力克服服了重力力的作用用，則土土體就會會產(chǎn)生流流土破壞壞，此時時土體的的臨界比比降可以以通過原原狀土室室內(nèi)試驗驗求得，，也可以以由下式式近似確確定：Icr=(ρs/ρw-1)(1-n)由公式求求得的Icr偏小，大大約小于于試驗值值的15%～25%，這主要要是因為為在該式式中沒有有考慮土土的抗剪剪強(qiáng)度的的影響（（包括內(nèi)內(nèi)摩擦角角和凝聚聚力兩個個方面）），因此此也是偏偏于安全全的。下下表給出出了無粘粘性土不不發(fā)生流流土破壞壞的允許許比降經(jīng)經(jīng)驗值，，細(xì)砂取取小值，，較粗的的砂土取取大值。。管涌可能能發(fā)生在在滲流出出口，也也可能發(fā)發(fā)生在土土體內(nèi)部部。由于于顆粒移移動中的的堵塞作作用，可可能會有有管涌中中斷現(xiàn)象象發(fā)生，，有的是是暫時性性中斷，，而后繼繼續(xù)發(fā)生生，有的的是永久久性中斷斷，即發(fā)發(fā)生了自自愈情況況。還有有一種情情況，由由于土體體中細(xì)顆顆粒填料料較少，，它的帶帶出不影影響土體體骨架顆顆粒的穩(wěn)穩(wěn)定，當(dāng)當(dāng)細(xì)顆粒粒被帶完完后，只只出清水水，不出出渾水，，管涌終終止。由于計算算管涌臨臨界比降降的公式式目前還還不成熟熟，因此此管涌臨臨界比降降一般通通過室內(nèi)內(nèi)試驗測測定。根根據(jù)經(jīng)驗驗，對水水流向上上的垂直直管涌，，允許比比降一般般為0.1～0.25，水平管管涌的允允許比降降為垂直直管涌的的允許比比降乘以以摩擦系系數(shù)tgφ。下面給給出了無無粘性土土不發(fā)生生管涌破破壞的允允許比降降的經(jīng)驗驗值。管涌臨界水力力梯度接觸沖刷刷臨界水力力梯度接觸沖刷刷發(fā)生在在堤身和和堤基的的內(nèi)部，，但其顆顆粒仍舊舊是從滲滲流出口口處帶出出。接觸觸沖刷不不斷發(fā)展展會形成成漏水通通道，而而引起堤堤防潰決決。在兩種性性質(zhì)不同同的土層層界面上上發(fā)生接接觸沖刷刷時，其其臨界比比降可以以通過室室內(nèi)試驗驗或按伊伊斯托明明娜的試試驗結(jié)果果獲得。。在土層與與剛性建建筑物接接觸界面面上發(fā)生生接觸沖沖刷時，，對比一一些試驗驗資料和和建閘的的經(jīng)驗將將非管涌涌土地基基的允許許滲透比比降值列列入下表表，供參參考。表表中滲透透比降的的允許值值是由臨臨界比降降除以1.5的安全系系數(shù)得到到的，但但沒有考考慮滲流流出口處處的保護(hù)護(hù)。如果果滲流出出口有反反濾保護(hù)護(hù)，則表表中的數(shù)數(shù)據(jù)可以以適當(dāng)提提高30％～50％。接觸流土土臨界水力力梯度接觸流土土的抗?jié)B滲臨界比比降應(yīng)通通過室內(nèi)內(nèi)試驗獲獲得。粘性土的的抗?jié)B強(qiáng)強(qiáng)度粘性土的的滲透破破壞特性性取決于于容重、、含水率率、粘土土礦物成成分、交交換性陽陽離子的的數(shù)量和和成份、、孔隙液液體的含含鹽濃度度和成分分等物理理化學(xué)因因素，因因此，它它遠(yuǎn)比無無粘性土土滲透破破壞特性性復(fù)雜。。粘性土土可分為為分散性性粘土，，非分散散性粘土土和過渡渡型粘土土。如圖圖3－2，其中A區(qū)為分散散性粘土土，B區(qū)為非分分散性粘粘土，C區(qū)為過渡渡性粘土土。該圖圖的縱坐坐標(biāo)為鈉鈉的百分分比，橫橫坐標(biāo)TDS為金屬陽陽離子總總量。分分散性粘粘土遇水水后土顆顆粒逐漸漸脫落而而形成懸懸液，極極易被水水流帶走走，其破破壞要比比細(xì)砂和和粉土更更為容易易。而非非分散性性粘性土土由于其其凝聚力力很大，，只會發(fā)發(fā)生流土土破壞，，不會發(fā)發(fā)生管涌涌破壞，，有反濾濾保護(hù)時時，其臨臨界比降降可以超超過20以上，而而一般取取4～5為粘性土土的抗?jié)B滲允許坡坡降軟弱夾層層的抗?jié)B滲強(qiáng)度軟弱夾層層的滲透透破壞不不同于無無粘性土土，也不不同于粘粘性土，，而是介介于兩者者之間。。其滲透透破壞的的特征為為：(1)泥夾碎片片層，當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生破壞壞時，沿沿層面出出水，出出口細(xì)粒粒跳動，，形成小小洞眼，，直至出出現(xiàn)滲透透通道;(2)含泥沙礫礫層，當(dāng)當(dāng)結(jié)構(gòu)破破壞時，，滲流出出口有細(xì)細(xì)粒移動動并呈渾渾水，直直至破壞壞。軟弱弱夾層的的抗?jié)B強(qiáng)強(qiáng)度應(yīng)通通過試驗驗得到。。二、土體體性質(zhì)與與滲透變變形類型型土體結(jié)構(gòu)構(gòu)包括了了土中粗粗細(xì)顆粒粒直徑比比例、細(xì)細(xì)粒物質(zhì)質(zhì)含量、、土的級級配等。。1.粗細(xì)顆粒粒直徑比比例細(xì)粒從空空隙中流流動最優(yōu)優(yōu)比例：：d0/d>=8d0：孔隙直徑d：細(xì)顆粒直徑D：粗顆粒直徑天然無粘性土土n=0.395D/d0=2.5D/d>=20有利于管涌土體的排列方方式?jīng)Q定著D/d0的值：當(dāng)排列疏松時時，D/d0減小，D/d減小，有利于于滲透變形當(dāng)排列密實時時，D/d0增大，D/d增大，不利于于滲透變形2.細(xì)顆粒的含量量用細(xì)顆粒含量量來判別雙峰峰型礫土的滲滲透變形型式式：>35%流土<25%管涌=25%~35%流土或管涌，，取決于礫土土的密實度及及細(xì)顆粒的組組成中等以上密實實度、不均勻勻系數(shù)較小的的細(xì)粒土，發(fā)發(fā)生流土細(xì)顆粒成分中中粘粒含量增增加，可增大大土的凝聚力力，土的抗?jié)B滲強(qiáng)度增加，，不易發(fā)生滲滲透變形。3.土的級配特征征：不均勻系系數(shù)Cu=d60/d10Cu<10流土Cu>20管涌Cu＝10~20流土或管涌3地層組合關(guān)系系：單一型：多位于河流流的上游，一一般為砂卵（（礫）石層，，一般發(fā)生管管涌，隨著細(xì)細(xì)粒成分的增增多，可能流流土。雙層型：主要考慮表表層粘性土的的性質(zhì)、厚度度、完整程度度多層型：除考慮表層層粘性土層外外，還考慮砂砂層透鏡體或或粘性土層透透鏡體或相變變等造成水力力梯度的突變變等原因4地形地貌條件件溝谷切割等改改變了滲流的的補(bǔ)給、滲流流的長度、出出口條件等5工程因素施工等破壞了了表層具有防防滲作用的弱弱透水層。第三節(jié)滲滲透變形形的預(yù)測一、預(yù)測步驟驟1.根據(jù)土體類型型和性質(zhì)，判判定是否容易易發(fā)生滲透變變形及變形的的類型2.確定土體中各各點的實際水水力梯度3.確定相對于該該土體的臨界界水力梯度和和允許水力梯梯度4.判定滲透變形形的可能性及及其范圍二、滲透變形形類型的確定定1.粗細(xì)顆粒比例例2.細(xì)粒物質(zhì)含量量3.土的級配三、實際水力力梯度的確定定常用方法有：：水力學(xué)方法：：計算及圖解解——模型模擬法——數(shù)值計算法——理論計算法：：四、臨界水力力梯度與允許許水力梯度的的確定允許水力梯度度：m——與地質(zhì)條件和