土的渗透破坏的机理解析课件.ppt

土的渗透破坏的机理,一、土中水的土体作用,二、土的渗透破坏,三、土的渗透引起的土的破坏,四、振动对渗透性变化影响,土中水,地质灾害、工程事故,1、土中水的增加会使非饱和土的基质吸力锐减；2、部分岩土软化，土的结构破坏；3、由于超静孔压使土体内有效应力减小；4、由于土中水引起的土体自重应力的变化常使荷载增加,抗力减少；5、当发生渗流时还可能由于渗透力的作用而增加许多不利因素。,一、土中水的土体作用,土中水,地质灾害、工程事故,1、建于1989年的青海沟后水库混凝土面板砂砾石坝,由于防浪墙与坝体接触处漏水而使库水大量渗流,坝体的浸润线很高,坝体失稳,在1993年8月7日溃坝,造成300多人死亡。,2、美国的第顿坝(Te-ton)在1976年6月5日由于渗透引起(水力劈裂)溃坝造成2.6亿美元经济损失和14人死亡。,3、1972年7月在香港发生的宝城滑坡是由于雨水入渗山坡残积土引起的,只有区区两万方滑坡体,却冲垮了宝城大厦,砸毁相邻一楼,造成67人死亡。,一、土中水的土体作用,我国98年的特大洪水在全民中普及了一个土力学的名词 “管涌”。98年长江堤防险情共有6000多处,其中有所谓“管涌”、崩岸、散浸、跌窝、漏洞、塌坡、脱坡等。每一种都与土中水及其渗流有关。,一、土中水的土体作用,土的渗透破坏与渗透引起土的破坏是不同的概念。,1、渗透破坏,渗透破坏(seepage failure)也叫渗透变形(seepagedefor-mation),也有称为渗透失稳(instability due to seepage)。,两种基本的形式,流土,管涌,流土是在向上的渗透水流作用下,表层一定范围的土体或颗粒同时悬浮、移动的现象。,管涌是指在渗透水流作用下,土中细颗粒在粗颗粒形成的孔隙通道中移动、流失的现象。,二、土的渗透破坏,关于流土：(1)流土时渗流的方向是向上的；(2)流土一般发生在地表,也可能发生在两层土之间；(3)不管粘性土还是粗粒土都可能发生流土。,关于管涌：(1)它是沿着渗流方向发生的(不一定向上)；(2)它是粗细颗粒间的相对运动，在粗细两层间的渗流，可能细粒土从粗粒土中带走，也可称为接触冲刷或叫潜蚀。(3)就一层土来讲，粘性土不会发生管涌现象。(4)管涌发生后有两种后果：一种是继细粒土被带走后，粗粒土也被渗流带走，最后导致渐进破坏；另一种是细粒土被带走，粗粒土形成的骨架尚能支持，渗漏量加大但不一定随即发生破坏。,二、土的渗透破坏,将砂土的流土叫流砂，将粘土的流土叫突涌,砂土,粘土,可见在土中稳定渗流的情况下,不管是粘性土还是砂土,二者的流土机理和准则是完全相同的。,二、土的渗透破坏,2、渗透引起的土的破坏,流土、管涌、流砂、流滑、液化.,（1）流土,土下部的水如果是突然施加,并且土的透水性差，土未被饱和，在土中也没有产生稳定渗流，那么其悬浮的条件为：,三、土的渗透引起的土的破坏,如果在渗透系数较小的土层上布置了一层砂砾石压重，如果土要被“抬起”，则需要两层土一起移动，这时条件是：,三、土的渗透引起的土的破坏,（2）管涌,为了防止在粗细两层土界面处发生管涌，一般使两种土颗粒满足如下条件：,在被保护土层上设置合适的反滤层对于管涌和流土均有保护作用。,三、土的渗透引起的土的破坏,（3）流砂,人们常把流砂和流土混为一谈。而实际上流砂的范围更广一些。流土发生在垂直向上渗流的情况，而流砂可能发生在任何方向。,“饱和松砂中剪应力增大时,在不排水的条件下的剪缩势使土内孔隙水压力大幅度升高,土强度骤然下降,导致砂土无限流动的现象”,当=0,=90时，典型的流土问题；,而在沿坡渗流的情况下,=,临界水力坡降为：,三、土的渗透引起的土的破坏,（4）流滑,土的流滑(flow solids)是土失稳的一种现象。它与土对扰动的敏感性(sensitivity,quick,alive,mobility)有关。,北欧的一些地方的高灵敏性粘土可能因为微小的扰动（如人工少量开挖或水的冲刷）而自发大面积流滑、渐进破坏。 这种流滑主要是由于扰动及土中水的运动而破坏了高灵敏性粘土的结构，使其结构强度完全丧失而泥化。,流滑是一种由于土中水引起的强度丧失现象,可以包括敏感性粘土的结构破坏、流砂和液化。,三、土的渗透引起的土的破坏,另一种为人们所熟知的情况是在振动荷载下饱和松砂的液化，也可划入流滑之类，它可以在瞬时发生。但是饱和松砂的流滑也可能是在静态荷载引起的静应变下发生。 以上两种情况的原理在于：由于排水不充分，瞬时产生的超静孔隙水压力，使有效应力降低接近于零，抗剪强度丧失。,三、土的渗透引起的土的破坏,（5）液化,砂土的液化(liquefaction)通常是指振动液化，是人们所熟知的现象，它的主要特点是有效应力接近于0，砂土颗粒处于悬浮状态，抗剪强度基本为0。如上所述，广义的液化也应包括砂土的流土(boiling)、静态的流滑(见图4)。,三、土的渗透引起的土的破坏,四、振动对渗透性变化影响,四、振动对渗透性变化影响,四、振动对渗透性变化影响,四、振动对渗透性变化影响,四、振动对渗透性变化影响,