渗透变形
渗透变形(filtration erosion)是土体在一定水力坡降渗流作用下发生变形或破坏的现象,它包括流土和管涌两种基本形式1。
基本信息
- 中文名
渗透变形
- 外文名
filtration erosion
- 防渗措施
深层搅拌法、高压喷射灌浆等
- 主要类型
流土、管涌
- 学科
地质学
- 定义
在水力坡降渗流作用下发生变形
概念
土岩体在地下水渗透力(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。渗透水流作用于岩土上的力称为渗透水压或动水压力,只要有渗流存在就存在这种压力,当此力达到一定大小时,岩土中的某颗粒就会被渗透水流携带和搬运,从而引起沿岩土的结构变松,强度降低,甚至整体发生破坏。
研究意义
1、是土石坝的主要工程地质问题;
2、对坝基、基坑、地下巷道掘进、矿山等带来危害;
3、是工程地质学研究的课题之一。
渗透类型
土的特性对渗透变形形式有很大关系,一般情况是粘性土和不均匀系数Cu<10的匀粒砂,在一定水力坡降下,容易发生流土;Cu>10的不匀粒砂砾石土(包括曲率系数Cc≠1~3的不连续级配的砂砾石),既可能发生流土也可能产生管涌,这种情况主要决定细小填料的含量。这里所指的填料,指自由分散在孔隙中的细小颗粒,而互相约束的较粗颗粒称为骨料。区分骨料与填料粒径标准:对于不连续级配的砂砾石土可按其颗粒大小分配曲线的转折点所对应的粒径作为区分尺寸,对于连续级配的砂砾石土根据测得的流失颗粒粒径来看,大致可用2mm作为骨料与填料的区分粒径1。
在水利工程中用来判别渗透变形的破坏形式的标准,可归纳为以下几点:
1、粘性土和不均匀系数Cu<10的匀粒砂或Cu>10但填料含量大于35%(正常级配)的砂砾石土,其主要破坏形式为流土。
2、正常级配(Cu>10,Cc=1~3)的砂砾石土,当其不均匀系数Cu>10填料含量小于30%时,其破坏形式为管涌;
3、缺乏中间粒径(不连续或中断级配)的砂砾石土,当填料含量小于20%时,其破坏形式为管涌,而填料含量大于30%时则为流土。
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。它通常发生在砂砾石地层中。根据渗透方向与重力方向的关系:垂直管涌、水平管涌。
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。这种破坏形式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发生流土破坏的外观表现为:土体隆起、鼓胀、浮动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现是:泉眼(群)、砂沸、土体翻滚最终被渗透托起等。
接触冲刷
渗流沿着两种不同介质的接触面流动并带走细颗粒的现象称为接触冲刷。如穿堤建筑物与堤身的结合面和裂缝的渗透破坏等。