工程地质学基础第六章渗透变形工程地质研究.ppt

一、概念渗透变形：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。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。,二、渗透变形的类型：,1.管涌：在渗流作用下，细颗粒沿土体骨架中的孔道发生移动带走的现象，又称潜蚀。,第六章 渗透变形工程地质研究,第一节 概 述,2.流土：在渗透作用下，土体中的颗粒群或团块同时发生移动的现象。常发生于均质砂土层和亚砂土层中。,第二节 渗透变形产生的条件,一、渗流的动水压力及临界水力梯度,流入：pA=h1 wg dw 流出：pB=h2 wg dw 渗透压力：dP=pA-pB=dww dh g,动水压力（D）：单位体积土层所受的渗透压力,水下重量dQ=dW-dF=(sat-)gdl dw=gdl dw,当dp=dQ时，单元体处于临界悬浮状态，即将发生流土。此时渗流的水力梯度为临界水力梯度Icr 土的抗渗强度。,dw dh g=gdl dw dh/dl=/Icr=dh/dl=/,Icr=(s-1)(1-n)太沙基公式,土粒越密实，n越小，Icr越大，土体越不容易发生渗透变形。,管涌的Icr的求取较为复杂，通过试验测定。,二、土体性质与渗透变形类型土体结构包括了土中粗细颗粒直径比例、细粒物质含量、土的级配等。,1.粗细颗粒直径比例细粒从空隙中流动最优比例：d0/d=8,d0：孔隙直径d：细颗粒直径D：粗颗粒直径,天然无粘性土 n=0.395 D/d0=2.5D/d=20 有利于管涌,土体的排列方式决定着D/d0 的值：当排列疏松时，D/d0 减小，D/d减小，有利于渗透变形当排列密实时，D/d0 增大，D/d增大，不利于渗透变形,2.细颗粒的含量,用细颗粒含量来判别双峰型砾土的渗透变形型式：35%流土25%管涌=25%35%流土或管涌，取决于砾土的密实度及细颗粒的组成,中等以上密实度、不均匀系数较小的细粒土，发生流土,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。,3.土的级配特征：不均匀系数Cu=d60/d10,Cu20 管涌Cu:1020 流土或管涌,3 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,4 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,5 工程因素施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。,第三节 渗透变形的预测,一、预测步骤 1.根据土体类型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型 2.确定土体中各点的实际水力梯度 3.确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度 4.判定渗透变形的可能性及其范围,二、渗透变形类型的确定 1.粗细颗粒比例 2.细粒物质含量 3.土的级配,三、实际水力梯度的确定 常用方法有：水力学方法：计算及图解 模型模拟法数 值计算法,理论计算法：,四、临界水力梯度与允许水力梯度的确定,允许水力梯度：,m与地质条件和工程重要性有关：一般砂土：m1.53.0粘性土：m2.54.0,五、渗透变形可能性判定,I实I允 发生渗透变形I实I允 不发生渗透变形,4 渗透变形的防治,一、防治原则1.改变渗流的水动力条件，减少动水压力即降低水力梯度2.改变土体结构，提高抗渗能力,二、防治措施,1.垂直截渗：防渗帷幕,2.铺盖,3.人工降低地下水位,4.反滤盖重,5.物理、化学方法改造冻结、电动硅化、灌浆（化学浆液）,