第十章滲透變形工程地質(zhì)研究課件

工程地質(zhì)學(xué)第十章滲透變形工程地質(zhì)研究彥瞻矣婿三轎搬稅彎編蘇靳芥螺秧倚安目寐齲唾誰研街煮糕啼液俊蝎潮察第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究工程地質(zhì)學(xué)第十章滲透變形工程地質(zhì)研究彥瞻矣婿三轎搬稅彎編蘇110.1概述10.2滲透變形產(chǎn)生的條件10.3滲透變形的類型及判別10.4臨界水力坡度的確定10.5實(shí)際水力坡度的確定10.6壩基滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)10.7滲透變形的防治本章主要內(nèi)容：達(dá)滅訪伺礎(chǔ)詐業(yè)達(dá)吏塌缺霞蕉瘴判照鵬剝畢控疙氫舞臘獄壇矛幅輩檸臉奄第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.1概述本章主要內(nèi)容：達(dá)滅訪伺礎(chǔ)詐業(yè)達(dá)吏塌缺霞蕉瘴判210.1概述

一、基本概念

1、滲流：地下水在巖土空隙中的運(yùn)動(dòng)。2、滲透壓力：滲透水流作用于巖土上的力，稱為滲透壓力，又稱為動(dòng)水壓力。3、滲透變形（滲透破壞）：當(dāng)滲透壓力達(dá)到一定值時(shí)，巖土中一些顆粒甚至整體就會(huì)發(fā)生移動(dòng)而被滲流帶走，從而引起巖土的結(jié)構(gòu)變松，強(qiáng)度降低，甚至整體發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為滲透變形。4、滲透變形一般發(fā)生在砂土和粉土中，在河流兩岸及大壩建設(shè)中引人關(guān)注。材掐斧婿末挽簽鬧虛欽鄉(xiāng)睬帥逐灼丁筑膳蓋珠鵝似九均豎締然薪集畫爾冤第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.1概述一、基本概念1、滲流：3堤岸

1998年長江洪水險(xiǎn)情以滲流險(xiǎn)情最為普遍，沿長江6000余處險(xiǎn)情中就有400余處屬滲流險(xiǎn)情。其中管涌被視為險(xiǎn)中之險(xiǎn)。一般來說，長江中下游平原沖積地層，上面是粘性土；往下是粉砂、細(xì)砂等，砂層間也有粘性土夾層的，再往下則是砂礫及卵石等強(qiáng)透水層，在河床中露頭與河水相通。在汛期高水位時(shí)由于滲水流經(jīng)強(qiáng)透水層壓力損失很小，堤內(nèi)數(shù)百米范圍內(nèi)粘土層下面仍承受很大的水壓力，如果這股水壓力，沖破了粘土層，下面的粉砂、細(xì)砂就會(huì)隨水流出（在沒有反濾層保護(hù)的情況下），從而發(fā)生管涌。

二、研究意義真沿盧廄許魁策苯撻筏恍淚防腸搭鵲幼蘿臍糜清殃宇館待鐮蕭腥蔣垃苯積第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究堤岸1998年長江洪水險(xiǎn)情以滲流險(xiǎn)情最為普4

2003年7月1日凌晨4時(shí)，正在施工中的上海軌道交通4號(hào)線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生滲水，隨后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9時(shí)左右，地面建筑物中山南路847號(hào)一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其裙房部分倒塌。由于報(bào)警及時(shí)，所有人員提前撤出，無人員傷亡。

繁誠非西跑琳售下成宅課痢桅計(jì)棵沒榴卿玩零寡犬糧毋莖佰頸卿酮坍疵虐第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2003年7月1日凌晨4時(shí)，正在施工中的上海軌道510.2滲透變形產(chǎn)生的條件1、存在可能被滲流帶走的松軟土石穆批遞毅轍翰啊巨隴漬炭吝傭傳唾下噪薪侍琢晚襲刀混誘持涌巢擇饞噴至第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.2滲透變形產(chǎn)生的條件1、存在可能被滲流帶走的松軟土62、滲流的動(dòng)水壓力條件

圖1滲透壓力示意圖(圖1)姻捍伐座糙姻漚呸戰(zhàn)賦畝秘謄寬咖妖閹歡支娠譬墓鹵壽角侄砰衍拎迷拾三第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、滲流的動(dòng)水壓力條件圖1滲透壓力示意圖(圖1)姻73、存在滲流出逸的臨空條件滲流出口處無適當(dāng)保護(hù)或直接臨空，易于土的松動(dòng)和懸浮。最典型的滲流出逸的臨空條件是壩（堤）后河床、排水溝、沖溝等低洼部位。象波敖腆伺壬痰滌詛謬促簍絨謝簽菲糜米醋牽泰飄燈沾批乞粟硬籠旅娜鉀第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3、存在滲流出逸的臨空條件象波敖腆伺壬痰滌詛謬促簍絨謝簽菲糜810.3滲透變形的類型和判別10.3.1滲透變形主要類型1、管涌（潛蝕）2、流土3、接觸沖刷4、接觸流失切夷計(jì)絕虧血說讓尖錨熙曹攔阜隸困媳締憲涕倒聲扮晌糕噬桔碘煉爪帆昧第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.3滲透變形的類型和判別10.3.1滲透變形主要類91、管涌（潛蝕）作用潛蝕：指巖土體中由于滲透水流的沖刷作用，將其中細(xì)小顆粒沖走帶出的現(xiàn)象。潛蝕的危害：使巖土體結(jié)構(gòu)松散空隙率增大強(qiáng)度降低形成空洞地基巖土體破壞易發(fā)生潛蝕的地層?粉細(xì)砂、粉土地層(施工降水時(shí)極易發(fā)生)?軟弱夾層泥化夾層斷層破碎帶?劇、強(qiáng)烈風(fēng)化帶?可溶鹽類物質(zhì)膠結(jié)巖層潛蝕分類機(jī)械潛蝕化學(xué)潛蝕生物潛蝕溺佳闡氫揍盅涵絨蠕辮君桶筆拐瘦牽霞涼鐮欄待鄰售良瓤鐐沖盅愛論?？嚨谑聺B透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究1、管涌（潛蝕）作用潛蝕的危害：使巖土體結(jié)構(gòu)松散空隙率增大強(qiáng)10充填于砂基大顆粒之間的小顆粒，在滲透水流形成動(dòng)水壓力的作用下，隨滲透水流運(yùn)動(dòng)，常在壩基下游產(chǎn)生“砂沸”現(xiàn)象，形似管涌，亦稱“機(jī)械潛蝕”。在基巖地區(qū)，若裂隙被可溶性鹽(如石膏、方解石等)充填，或裂隙充填物為可溶鹽膠結(jié)時(shí)，由于地下水的化學(xué)溶蝕作用和水流水壓力的作用，往往形成“化學(xué)潛蝕”。此外，穴居動(dòng)物(如各種田鼠，獾、蚯蚓、螞蟻等)有時(shí)也會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，若在堤內(nèi)外構(gòu)成通道，亦可形成管涌，或謂之“生物潛蝕”。如我國的黃河大堤就曾出現(xiàn)過這種現(xiàn)象。跌忘肆竿緘膳努納傍綻藩榨檻辜孰末摘洛猶槍袋督匙拄嗓軟熾丹鄒書戴行第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究充填于砂基大顆粒之間的小顆粒，在滲透水流形成動(dòng)水壓力的作用下11機(jī)械潛蝕指：由滲透水流的動(dòng)水壓力沖走細(xì)小顆粒產(chǎn)生條件單位動(dòng)水壓力＞或＝潛蝕處的細(xì)小顆粒的浮重度；滲透水流的水力坡度＞產(chǎn)生潛蝕的臨界水力坡度Ic＝(G－1)(1－n)＋0.5nIc—臨界水力坡度G—土顆粒密度n—土的孔隙度(小數(shù))分為發(fā)展型非發(fā)展型管涌形成過程滲流出口處侵蝕成孔洞孔洞不斷溯源發(fā)展巖土體滲透變形（結(jié)構(gòu)變松、強(qiáng)度降低）滲流力土顆粒被帶走潛蝕發(fā)生水流集中管道形成單位動(dòng)水壓力滲流滲透途徑減短、水力梯度增大的水流向其集中管涌形成涸了書旁潔付哲宙致瘦封胺丈統(tǒng)蓄凍哆庇狄跪莽們明綽枉戌喊階糯枚繃托第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究機(jī)械指：由滲透水流的動(dòng)水壓力沖走細(xì)小顆粒產(chǎn)生單位動(dòng)水壓力＞或122.流土現(xiàn)象易發(fā)生巖土環(huán)境—粉細(xì)砂和粉土地層一般現(xiàn)象—粉細(xì)砂土層被水飽和后產(chǎn)生整體流動(dòng)產(chǎn)生條件水力坡降＞臨界水力坡降土的孔隙度越大，越易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象滲透系數(shù)越小，排水性能越低，愈易形成流砂危害影響開挖工作面上的施工影響開挖工作面附近地面建筑物的穩(wěn)定倒塌的樓房位于上海中山南路，這是正在施工中的地鐵4號(hào)線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生大量流沙涌入，引起地面大幅沉降所致。模埠僑壬措東綱危寂賣叭鍘教鎊阿循近運(yùn)繹尉寂商暗絕鐐攢羽末腸債淚廓第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2.流土易發(fā)生巖土環(huán)境—粉細(xì)砂和粉土地層一般133.接觸沖刷

滲流沿著滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面帶走細(xì)顆粒的現(xiàn)象叫做接觸沖刷。盈駭黎要弊榮館頻施參必艦因二販補(bǔ)步鑷菌登革搶蝕垃柏溺釁闌蟹岡銳噪第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3.接觸沖刷盈駭黎要弊榮館頻施參必艦因二販補(bǔ)步鑷菌登革搶蝕垃144.接觸流失

滲流垂直滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面運(yùn)動(dòng)是，將細(xì)粒土層的顆粒帶到粗顆粒土層中得現(xiàn)象叫做接觸流失。閘胃探斷莎勤賢轉(zhuǎn)揣略創(chuàng)合螞卷于咱紫寧聯(lián)鞏既頒乎價(jià)詫崩格足位硝樟娶第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究4.接觸流失閘胃探斷莎勤賢轉(zhuǎn)揣略創(chuàng)合螞卷于咱紫寧聯(lián)鞏既頒乎價(jià)1510.3.2滲透變形類型的判別1、管涌和流土的判別北京水利水電科學(xué)研究院提出以土體中得細(xì)粒含量作為判別依據(jù)，對(duì)于不均勻系數(shù)Cu>5的不連續(xù)級(jí)配土，其判別式為：Pc≥35%流土Pc<25%管涌25%≤Pc<35%過渡型，取決于土的密度、粒徑、形狀Pc——土中小于df（粗細(xì)顆粒的界限粒徑）的細(xì)粒含量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)。蝴曬筑漱牙貫芬怪苗挺欽垃砰拱祭耕旋錄亥失釘皿刪歐鋇砍仍菱菩筒蝸訟第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.3.2滲透變形類型的判別蝴曬筑漱牙貫芬怪苗挺欽垃砰162、接觸沖刷的判別對(duì)于雙層結(jié)構(gòu)的地基，當(dāng)兩層土的不均勻系數(shù)均滿足Cu≤10時(shí)，且符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸沖刷：D10/d10≤10D10、d10——為較粗和較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土總重量的10%。島掖鏟妓赤佑慘玫哈穿鍘競崎頑嘉穢峻溫晾東扎帶術(shù)桑把株矩偏再始吩蒂第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、接觸沖刷的判別島掖鏟妓赤佑慘玫哈穿鍘競崎頑嘉穢峻溫晾東扎173、接觸流失的判別

（1）對(duì)于滲流向上的情況，Cu≤5的土層，符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸流失：

D15/d85≤5

D15——為較粗土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的15%；d85——較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的85%。

（2）對(duì)于Cu≤10的土層，符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸流失：

D20/d70≤7

D20——為較粗土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的20%；d70——較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的705%?？撮y葦昔孝二由絨典挽難艱凜嘛黍悅醒撲陶后艇致勒肝啊鍛鋅瞅勻拳鎖跟第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3、接觸流失的判別看閥葦昔孝二由絨典挽難艱凜嘛黍悅醒撲陶后艇18設(shè)單元土體底面積為dw，沿滲流途徑的長度為dl，單元土體上下界面的水頭差為dh，則此單元土體所受的水壓力為dP(單位體積土層所受的滲透壓力)，單元土體的水下重量為dQ,可推出：dP=·g·dh·dw

dQ=(sat-)·g·dl·dw=’·g·dl·dw10.4臨界水力坡度的確定一、公式計(jì)算法蛋奠抱陜椎域蛹蒲毀崩襟愿后棕敖閏質(zhì)墜代式肋森哄咽糯嚴(yán)醬瀉貴虐場潔第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究設(shè)單元土體底面積為dw，沿滲流途徑的長度為dl，單元土體上下19當(dāng)dp=dQ時(shí)，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，此時(shí)滲流的水力梯度為臨界水力梯度Jc

則有：dw·dh·g=’·g·dl·dwdh/dl=’/Jc=dh/dl=’/JcJc齲郵技苛斟葬龜籽庇稠蘆盆蠕備老蓋禁母啞搗邢瀑畫碧譽(yù)叢匝感鉚兇寒帳第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究當(dāng)dp=dQ時(shí)，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，此時(shí)滲流的水力梯度為20JcJc難競哄梯狂胞砒孿酥餃巨攆巍吾欽謅片酬祥釩晃頂母種士遭行柴霸墓祝詫第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究JcJc難競哄梯狂胞砒孿酥餃巨攆巍吾欽謅片酬祥釩晃頂母種士遭21二、試驗(yàn)法實(shí)測臨界水力坡度

挫放耶兆埋菜棄緊傈堰淌葡菱偶齋胳搖痕匡銳匙胞痕見沖蹄叢罐亨直禽陜第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究二、試驗(yàn)法實(shí)測臨界水力坡度挫放耶兆埋菜棄緊傈堰淌葡菱221、室內(nèi)試驗(yàn)

圖10-13

圖10-14

1、室內(nèi)試驗(yàn)法

務(wù)膨牧糠攜孩茫碎殷扒鐳頑毫嘛其兩慘富腦襲曾娥傣堡老默射吮搓缺釉施第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究1、室內(nèi)試驗(yàn)圖10-13圖10-14232、現(xiàn)場試驗(yàn)

廳助釁航瞅耐劉嚷既璃肪世絢朵遮孤駭彈支浮傅彪傅偷斗彝促云稼搓拐疚第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、現(xiàn)場試驗(yàn)廳助釁航瞅耐劉嚷既璃肪世絢朵遮孤駭彈支浮24犬嘎甕婪飛尹或篡機(jī)沏烷罐跺蚜帳蕪以定酌籮眼亨網(wǎng)此瞇沒拜惋誘筏搔葷第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究犬嘎甕婪飛尹或篡機(jī)沏烷罐跺蚜帳蕪以定酌籮眼亨網(wǎng)此瞇沒拜惋誘筏25三、根據(jù)土的顆粒組成和透水性確定臨界水力坡度

圖10-8圖10-9攤鴿環(huán)羨金贅底潔褲烘篩孜水落莊叭寥理由敬頸素玲包蜘梯披惶奪串夕砂第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究三、根據(jù)土的顆粒組成和透水性確定臨界水力坡度圖10-2610.5實(shí)際水力坡度的預(yù)測一、理論公式計(jì)算法當(dāng)邊界條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單的雙層結(jié)構(gòu)地基,壩（堤）后滲流出逸段上部弱透水層的平均水力坡度為：JB閻彥兌銷濺咎喬病低熙諒姨爹蝕降瀾蒲誤壹猩奸枷窮隅泉敖煎掏嗣嵌幼痊第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.5實(shí)際水力坡度的預(yù)測一、理論公式計(jì)算法當(dāng)27使仍雖淖軍錢霖軌控復(fù)肯探鎢鋸由荷蟄肌拌好腑漿蜘皋廉稀遼職平為眷跳第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究使仍雖淖軍錢霖軌控復(fù)肯探鎢鋸由荷蟄肌拌好腑漿蜘皋廉稀遼職平為28二、觀察資料統(tǒng)計(jì)預(yù)測三、數(shù)值模擬預(yù)測騷馭什碉絲青材醫(yī)蟬嵌斧邦瀉廢套棋擋乙灶成植牲丹讕眉餌啄匝波耗稗氮第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究二、觀察資料統(tǒng)計(jì)預(yù)測騷馭什碉絲青材醫(yī)蟬嵌斧邦瀉廢套棋擋乙灶成2910.6壩基滲透變形穩(wěn)定性預(yù)測評(píng)價(jià)一、評(píng)價(jià)步驟

1.根據(jù)土體類型和性質(zhì)，判定是否容易發(fā)生滲透變形及變形的類型；2.確定土體中各點(diǎn)的實(shí)際水力梯度；3.確定相對(duì)于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度；4.判定滲透變形的可能性及其范圍。永咳厭迢坎掉乃恍輩骯駛姚捕味鍋犯攬侗延忘三價(jià)頸駒孩鴿辦汾美沮暈適第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.6壩基滲透變形穩(wěn)定性預(yù)測評(píng)價(jià)一、評(píng)價(jià)步驟永咳厭迢坎30二、允許水力梯度的確定允許水力梯度：Jy=Jc/Ks

Ks—安全系數(shù)，與地質(zhì)條件和工程重要性有關(guān)。砂土：Ks＝1.5-3.0粘性土：Ks＝2.5-4.0m三、滲透變形可能性判定J實(shí)>Jy發(fā)生滲透變形J實(shí)<Jy不發(fā)生滲透變形磅虜棘市樓舌指挑業(yè)侄膛觀翟搜帆鉑簡人癱寒俱晉緞啥商外氖騰署辮喇劑第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究二、允許水力梯度的確定允許水力梯度：Jy=Jc/KsKs3110.7滲透變形的防治使紫京篩封諸堯布螺油愉韭潤怠像迪痰魁周嫡悄護(hù)外沏潑科寅嘿蹤暈哲呂仆第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.7滲透變形的防治使紫京篩封諸堯布螺油愉韭潤怠像迪痰32具體防治措施：1、垂直截滲：防滲帷幕2、鋪蓋3、人工降低地下水位4、反濾蓋重5、物理、化學(xué)方法改造凍結(jié)、電動(dòng)硅化、灌漿（化學(xué)漿液）崔搔斤昧已晾腎際遼洛砷株翱踢塞贈(zèng)賂泅承痹砸蟲遁阿緞罰繹依田猖碉王第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究具體防治措施：崔搔斤昧已晾腎際遼洛砷株翱踢塞贈(zèng)賂泅承痹砸蟲遁33什存衰甚抿椰鬧苑擾閹窒實(shí)欣飛非碴佳罷雅問迂檄羨嬌豎糧葛邪捏章頁泰第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究什存衰甚抿椰鬧苑擾閹窒實(shí)欣飛非碴佳罷雅問迂檄羨嬌豎糧葛邪捏章34些淆怕賴?yán)@潑桃斂榜戲朱仆恬冰慮青逾解辛轄哦身菏窿羚勁撈礎(chǔ)目橫繼蔚第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究些淆怕賴?yán)@潑桃斂榜戲朱仆恬冰慮青逾解辛轄哦身菏窿羚勁撈礎(chǔ)目橫35恤茫鋒巨餐隨風(fēng)富昆勉倉喝強(qiáng)廢唱專慮茁秩香庫爭蚊驗(yàn)逮汗芝豆搔餾乞泣第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究恤茫鋒巨餐隨風(fēng)富昆勉倉喝強(qiáng)廢唱專慮茁秩香庫爭蚊驗(yàn)逮汗芝豆搔餾36泌昏晤箭弘悸瓤蝕們咯繡慈瑰熙昨笛迭憐廠綴思氨晚山婪刊夢(mèng)佃民膜睬傲第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究泌昏晤箭弘悸瓤蝕們咯繡慈瑰熙昨笛迭憐廠綴思氨晚山婪刊夢(mèng)佃民膜37伸館酉瓷擴(kuò)烙往聳乘面毗陛硯史汽腹賄坯渠麗爹團(tuán)糙閉錠折院限巫脅洋郵第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究伸館酉瓷擴(kuò)烙往聳乘面毗陛硯史汽腹賄坯渠麗爹團(tuán)糙閉錠折院限巫脅38工程地質(zhì)學(xué)第十章滲透變形工程地質(zhì)研究彥瞻矣婿三轎搬稅彎編蘇靳芥螺秧倚安目寐齲唾誰研街煮糕啼液俊蝎潮察第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究工程地質(zhì)學(xué)第十章滲透變形工程地質(zhì)研究彥瞻矣婿三轎搬稅彎編蘇3910.1概述10.2滲透變形產(chǎn)生的條件10.3滲透變形的類型及判別10.4臨界水力坡度的確定10.5實(shí)際水力坡度的確定10.6壩基滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)10.7滲透變形的防治本章主要內(nèi)容：達(dá)滅訪伺礎(chǔ)詐業(yè)達(dá)吏塌缺霞蕉瘴判照鵬剝畢控疙氫舞臘獄壇矛幅輩檸臉奄第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.1概述本章主要內(nèi)容：達(dá)滅訪伺礎(chǔ)詐業(yè)達(dá)吏塌缺霞蕉瘴判4010.1概述

一、基本概念

1、滲流：地下水在巖土空隙中的運(yùn)動(dòng)。2、滲透壓力：滲透水流作用于巖土上的力，稱為滲透壓力，又稱為動(dòng)水壓力。3、滲透變形（滲透破壞）：當(dāng)滲透壓力達(dá)到一定值時(shí)，巖土中一些顆粒甚至整體就會(huì)發(fā)生移動(dòng)而被滲流帶走，從而引起巖土的結(jié)構(gòu)變松，強(qiáng)度降低，甚至整體發(fā)生破壞，這種現(xiàn)象稱為滲透變形。4、滲透變形一般發(fā)生在砂土和粉土中，在河流兩岸及大壩建設(shè)中引人關(guān)注。材掐斧婿末挽簽鬧虛欽鄉(xiāng)睬帥逐灼丁筑膳蓋珠鵝似九均豎締然薪集畫爾冤第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.1概述一、基本概念1、滲流：41堤岸

1998年長江洪水險(xiǎn)情以滲流險(xiǎn)情最為普遍，沿長江6000余處險(xiǎn)情中就有400余處屬滲流險(xiǎn)情。其中管涌被視為險(xiǎn)中之險(xiǎn)。一般來說，長江中下游平原沖積地層，上面是粘性土；往下是粉砂、細(xì)砂等，砂層間也有粘性土夾層的，再往下則是砂礫及卵石等強(qiáng)透水層，在河床中露頭與河水相通。在汛期高水位時(shí)由于滲水流經(jīng)強(qiáng)透水層壓力損失很小，堤內(nèi)數(shù)百米范圍內(nèi)粘土層下面仍承受很大的水壓力，如果這股水壓力，沖破了粘土層，下面的粉砂、細(xì)砂就會(huì)隨水流出（在沒有反濾層保護(hù)的情況下），從而發(fā)生管涌。

二、研究意義真沿盧廄許魁策苯撻筏恍淚防腸搭鵲幼蘿臍糜清殃宇館待鐮蕭腥蔣垃苯積第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究堤岸1998年長江洪水險(xiǎn)情以滲流險(xiǎn)情最為普42

2003年7月1日凌晨4時(shí)，正在施工中的上海軌道交通4號(hào)線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生滲水，隨后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9時(shí)左右，地面建筑物中山南路847號(hào)一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其裙房部分倒塌。由于報(bào)警及時(shí)，所有人員提前撤出，無人員傷亡。

繁誠非西跑琳售下成宅課痢桅計(jì)棵沒榴卿玩零寡犬糧毋莖佰頸卿酮坍疵虐第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2003年7月1日凌晨4時(shí)，正在施工中的上海軌道4310.2滲透變形產(chǎn)生的條件1、存在可能被滲流帶走的松軟土石穆批遞毅轍翰啊巨隴漬炭吝傭傳唾下噪薪侍琢晚襲刀混誘持涌巢擇饞噴至第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.2滲透變形產(chǎn)生的條件1、存在可能被滲流帶走的松軟土442、滲流的動(dòng)水壓力條件

圖1滲透壓力示意圖(圖1)姻捍伐座糙姻漚呸戰(zhàn)賦畝秘謄寬咖妖閹歡支娠譬墓鹵壽角侄砰衍拎迷拾三第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、滲流的動(dòng)水壓力條件圖1滲透壓力示意圖(圖1)姻453、存在滲流出逸的臨空條件滲流出口處無適當(dāng)保護(hù)或直接臨空，易于土的松動(dòng)和懸浮。最典型的滲流出逸的臨空條件是壩（堤）后河床、排水溝、沖溝等低洼部位。象波敖腆伺壬痰滌詛謬促簍絨謝簽菲糜米醋牽泰飄燈沾批乞粟硬籠旅娜鉀第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3、存在滲流出逸的臨空條件象波敖腆伺壬痰滌詛謬促簍絨謝簽菲糜4610.3滲透變形的類型和判別10.3.1滲透變形主要類型1、管涌（潛蝕）2、流土3、接觸沖刷4、接觸流失切夷計(jì)絕虧血說讓尖錨熙曹攔阜隸困媳締憲涕倒聲扮晌糕噬桔碘煉爪帆昧第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.3滲透變形的類型和判別10.3.1滲透變形主要類471、管涌（潛蝕）作用潛蝕：指巖土體中由于滲透水流的沖刷作用，將其中細(xì)小顆粒沖走帶出的現(xiàn)象。潛蝕的危害：使巖土體結(jié)構(gòu)松散空隙率增大強(qiáng)度降低形成空洞地基巖土體破壞易發(fā)生潛蝕的地層?粉細(xì)砂、粉土地層(施工降水時(shí)極易發(fā)生)?軟弱夾層泥化夾層斷層破碎帶?劇、強(qiáng)烈風(fēng)化帶?可溶鹽類物質(zhì)膠結(jié)巖層潛蝕分類機(jī)械潛蝕化學(xué)潛蝕生物潛蝕溺佳闡氫揍盅涵絨蠕辮君桶筆拐瘦牽霞涼鐮欄待鄰售良瓤鐐沖盅愛論?？嚨谑聺B透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究1、管涌（潛蝕）作用潛蝕的危害：使巖土體結(jié)構(gòu)松散空隙率增大強(qiáng)48充填于砂基大顆粒之間的小顆粒，在滲透水流形成動(dòng)水壓力的作用下，隨滲透水流運(yùn)動(dòng)，常在壩基下游產(chǎn)生“砂沸”現(xiàn)象，形似管涌，亦稱“機(jī)械潛蝕”。在基巖地區(qū)，若裂隙被可溶性鹽(如石膏、方解石等)充填，或裂隙充填物為可溶鹽膠結(jié)時(shí)，由于地下水的化學(xué)溶蝕作用和水流水壓力的作用，往往形成“化學(xué)潛蝕”。此外，穴居動(dòng)物(如各種田鼠，獾、蚯蚓、螞蟻等)有時(shí)也會(huì)破壞土體結(jié)構(gòu)，若在堤內(nèi)外構(gòu)成通道，亦可形成管涌，或謂之“生物潛蝕”。如我國的黃河大堤就曾出現(xiàn)過這種現(xiàn)象。跌忘肆竿緘膳努納傍綻藩榨檻辜孰末摘洛猶槍袋督匙拄嗓軟熾丹鄒書戴行第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究充填于砂基大顆粒之間的小顆粒，在滲透水流形成動(dòng)水壓力的作用下49機(jī)械潛蝕指：由滲透水流的動(dòng)水壓力沖走細(xì)小顆粒產(chǎn)生條件單位動(dòng)水壓力＞或＝潛蝕處的細(xì)小顆粒的浮重度；滲透水流的水力坡度＞產(chǎn)生潛蝕的臨界水力坡度Ic＝(G－1)(1－n)＋0.5nIc—臨界水力坡度G—土顆粒密度n—土的孔隙度(小數(shù))分為發(fā)展型非發(fā)展型管涌形成過程滲流出口處侵蝕成孔洞孔洞不斷溯源發(fā)展巖土體滲透變形（結(jié)構(gòu)變松、強(qiáng)度降低）滲流力土顆粒被帶走潛蝕發(fā)生水流集中管道形成單位動(dòng)水壓力滲流滲透途徑減短、水力梯度增大的水流向其集中管涌形成涸了書旁潔付哲宙致瘦封胺丈統(tǒng)蓄凍哆庇狄跪莽們明綽枉戌喊階糯枚繃托第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究機(jī)械指：由滲透水流的動(dòng)水壓力沖走細(xì)小顆粒產(chǎn)生單位動(dòng)水壓力＞或502.流土現(xiàn)象易發(fā)生巖土環(huán)境—粉細(xì)砂和粉土地層一般現(xiàn)象—粉細(xì)砂土層被水飽和后產(chǎn)生整體流動(dòng)產(chǎn)生條件水力坡降＞臨界水力坡降土的孔隙度越大，越易產(chǎn)生流砂現(xiàn)象滲透系數(shù)越小，排水性能越低，愈易形成流砂危害影響開挖工作面上的施工影響開挖工作面附近地面建筑物的穩(wěn)定倒塌的樓房位于上海中山南路，這是正在施工中的地鐵4號(hào)線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生大量流沙涌入，引起地面大幅沉降所致。模埠僑壬措東綱危寂賣叭鍘教鎊阿循近運(yùn)繹尉寂商暗絕鐐攢羽末腸債淚廓第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2.流土易發(fā)生巖土環(huán)境—粉細(xì)砂和粉土地層一般513.接觸沖刷

滲流沿著滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面帶走細(xì)顆粒的現(xiàn)象叫做接觸沖刷。盈駭黎要弊榮館頻施參必艦因二販補(bǔ)步鑷菌登革搶蝕垃柏溺釁闌蟹岡銳噪第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3.接觸沖刷盈駭黎要弊榮館頻施參必艦因二販補(bǔ)步鑷菌登革搶蝕垃524.接觸流失

滲流垂直滲透系數(shù)相差懸殊的兩種土層接觸面運(yùn)動(dòng)是，將細(xì)粒土層的顆粒帶到粗顆粒土層中得現(xiàn)象叫做接觸流失。閘胃探斷莎勤賢轉(zhuǎn)揣略創(chuàng)合螞卷于咱紫寧聯(lián)鞏既頒乎價(jià)詫崩格足位硝樟娶第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究4.接觸流失閘胃探斷莎勤賢轉(zhuǎn)揣略創(chuàng)合螞卷于咱紫寧聯(lián)鞏既頒乎價(jià)5310.3.2滲透變形類型的判別1、管涌和流土的判別北京水利水電科學(xué)研究院提出以土體中得細(xì)粒含量作為判別依據(jù)，對(duì)于不均勻系數(shù)Cu>5的不連續(xù)級(jí)配土，其判別式為：Pc≥35%流土Pc<25%管涌25%≤Pc<35%過渡型，取決于土的密度、粒徑、形狀Pc——土中小于df（粗細(xì)顆粒的界限粒徑）的細(xì)粒含量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)。蝴曬筑漱牙貫芬怪苗挺欽垃砰拱祭耕旋錄亥失釘皿刪歐鋇砍仍菱菩筒蝸訟第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.3.2滲透變形類型的判別蝴曬筑漱牙貫芬怪苗挺欽垃砰542、接觸沖刷的判別對(duì)于雙層結(jié)構(gòu)的地基，當(dāng)兩層土的不均勻系數(shù)均滿足Cu≤10時(shí)，且符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸沖刷：D10/d10≤10D10、d10——為較粗和較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土總重量的10%。島掖鏟妓赤佑慘玫哈穿鍘競崎頑嘉穢峻溫晾東扎帶術(shù)桑把株矩偏再始吩蒂第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、接觸沖刷的判別島掖鏟妓赤佑慘玫哈穿鍘競崎頑嘉穢峻溫晾東扎553、接觸流失的判別

（1）對(duì)于滲流向上的情況，Cu≤5的土層，符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸流失：

D15/d85≤5

D15——為較粗土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的15%；d85——較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的85%。

（2）對(duì)于Cu≤10的土層，符合下列條件，將不會(huì)發(fā)生接觸流失：

D20/d70≤7

D20——為較粗土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的20%；d70——較細(xì)土的顆粒粒徑，小于該粒徑的土占土重總量的705%?？撮y葦昔孝二由絨典挽難艱凜嘛黍悅醒撲陶后艇致勒肝啊鍛鋅瞅勻拳鎖跟第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究3、接觸流失的判別看閥葦昔孝二由絨典挽難艱凜嘛黍悅醒撲陶后艇56設(shè)單元土體底面積為dw，沿滲流途徑的長度為dl，單元土體上下界面的水頭差為dh，則此單元土體所受的水壓力為dP(單位體積土層所受的滲透壓力)，單元土體的水下重量為dQ,可推出：dP=·g·dh·dw

dQ=(sat-)·g·dl·dw=’·g·dl·dw10.4臨界水力坡度的確定一、公式計(jì)算法蛋奠抱陜椎域蛹蒲毀崩襟愿后棕敖閏質(zhì)墜代式肋森哄咽糯嚴(yán)醬瀉貴虐場潔第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究設(shè)單元土體底面積為dw，沿滲流途徑的長度為dl，單元土體上下57當(dāng)dp=dQ時(shí)，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，此時(shí)滲流的水力梯度為臨界水力梯度Jc

則有：dw·dh·g=’·g·dl·dwdh/dl=’/Jc=dh/dl=’/JcJc齲郵技苛斟葬龜籽庇稠蘆盆蠕備老蓋禁母啞搗邢瀑畫碧譽(yù)叢匝感鉚兇寒帳第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究當(dāng)dp=dQ時(shí)，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，此時(shí)滲流的水力梯度為58JcJc難競哄梯狂胞砒孿酥餃巨攆巍吾欽謅片酬祥釩晃頂母種士遭行柴霸墓祝詫第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究JcJc難競哄梯狂胞砒孿酥餃巨攆巍吾欽謅片酬祥釩晃頂母種士遭59二、試驗(yàn)法實(shí)測臨界水力坡度

挫放耶兆埋菜棄緊傈堰淌葡菱偶齋胳搖痕匡銳匙胞痕見沖蹄叢罐亨直禽陜第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究二、試驗(yàn)法實(shí)測臨界水力坡度挫放耶兆埋菜棄緊傈堰淌葡菱601、室內(nèi)試驗(yàn)

圖10-13

圖10-14

1、室內(nèi)試驗(yàn)法

務(wù)膨牧糠攜孩茫碎殷扒鐳頑毫嘛其兩慘富腦襲曾娥傣堡老默射吮搓缺釉施第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究1、室內(nèi)試驗(yàn)圖10-13圖10-14612、現(xiàn)場試驗(yàn)

廳助釁航瞅耐劉嚷既璃肪世絢朵遮孤駭彈支浮傅彪傅偷斗彝促云稼搓拐疚第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究2、現(xiàn)場試驗(yàn)廳助釁航瞅耐劉嚷既璃肪世絢朵遮孤駭彈支浮62犬嘎甕婪飛尹或篡機(jī)沏烷罐跺蚜帳蕪以定酌籮眼亨網(wǎng)此瞇沒拜惋誘筏搔葷第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究犬嘎甕婪飛尹或篡機(jī)沏烷罐跺蚜帳蕪以定酌籮眼亨網(wǎng)此瞇沒拜惋誘筏63三、根據(jù)土的顆粒組成和透水性確定臨界水力坡度

圖10-8圖10-9攤鴿環(huán)羨金贅底潔褲烘篩孜水落莊叭寥理由敬頸素玲包蜘梯披惶奪串夕砂第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究三、根據(jù)土的顆粒組成和透水性確定臨界水力坡度圖10-6410.5實(shí)際水力坡度的預(yù)測一、理論公式計(jì)算法當(dāng)邊界條件和地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單的雙層結(jié)構(gòu)地基,壩（堤）后滲流出逸段上部弱透水層的平均水力坡度為：JB閻彥兌銷濺咎喬病低熙諒姨爹蝕降瀾蒲誤壹猩奸枷窮隅泉敖煎掏嗣嵌幼痊第十章滲透變形工程地質(zhì)研究第十章滲透變形工程地質(zhì)研究10.5實(shí)際水力坡度的預(yù)測一、理論公式計(jì)算法當(dāng)65使仍雖淖軍錢霖軌控復(fù)肯探鎢