11场地渗透稳定性.pdf

第11章 场地渗透稳定性 ? 渗透变形破坏方式 ? 渗透变形破坏的形成条件 ? 渗透变形的可能性判定 ? 渗透变形破坏的防治措施 了解：防止渗透变形的措施 理解：渗透变形的概念 掌握：渗透变形的产生条件、评价方法 1.渗透变形：在渗透水流作用下，土体颗粒发生 移动，引起土体结构变松，强度降低的现象。 潜蚀：渗流作用下，土体中较细颗粒被水 流移动或挟走 流土：渗硫将土体的所有颗粒全部浮 动、流动或整块移动。 接触流土：渗透水近于垂直土层运动，当水 流由颗粒粗细相差悬殊的细粒土进入粗粒 土中时，细粒土被水流带进粗粒土中。 接触冲刷：粗细粒土层接触时，在平行于 土层的渗流作用下，接触面上的细粒土粒 被冲动携走。 2.类型 一、水动力条件 31 2dL dW dP dh 水压力 dp=γw ?dh?dω 单元土体水下重量 dq=γf ?dL?dω Jkp =γf /γw dh/dL=γf /γw γw =1 γf =(Gs -1)(1-n) Jkp =(Gs -1)(1-n) 或Jkp =(Gs -1)/(1+e) 2.土石结构及颗粒成分条件 d 0 D/d0 =2.4 D d 0 D/d0 =6.4 ? 颗粒组成不均匀的土体。较多量的粗大颗粒 结构骨架形成直径较大的孔隙。 ? 粗细颗粒粒径之比：细颗粒粒径须小于孔隙的 直径。 最优比值：d0 /d=8，亦即D/d=20 ?允许梯度与不均匀系数Cu关系： J允许 =Jkp /m m=2.5-3 ?渗透变形类型与不均匀系数Cu关系： (1) η≤10 流土 (2) η≥20，潜蚀 (管涌) (3) 10η20 潜蚀、流土皆可能 (1) Cu≤10 J允许 =0.3-0.4 (2) 10 Cu 20 J允许 =0.2 (3) Cu ≥20 J允许 =0.1 上升渗流时临界梯度、允许梯度与不等粒系数的关系 3.渗流出口条件 渗流逸出口直接临空，且此处的水力梯度高于 整个渗径上的平均梯度，水流方向也有利于土 的松动和悬浮。 一、判别渗透变形类型 瀑布式(I) 潜蚀(管涌土) 直线式 (Ⅱ) 较高的梯度下产生流土(或称非管涌土) 阶梯式者(Ⅲ) 多为潜蚀，有时为流土 陡峭单峰的砂 一般不产生潜蚀 双峰或多峰且缺乏中间粒径者 “危险性管涌土” 100 80 60 40 20 0 200 100 10 10 5 2 1 0.5 0.1 0.05 0.01 0.005 0.00 粒径(mm) 累 积 百 分 含 量( % ) (1) η≤10 流土 (2) η≥20，潜蚀 (管涌) (3) 10η20 潜蚀、流土皆可能 二、确定坝基各点的实际水力梯度 坝基为双层结构且岩层厚度稳定、渗透性均 一： 2 1 2 1 1 21 22 T T k kbT HHJ ?+ ? =上、平 H1 、H2 —坝上、下游的水位(m) T1 、T2 —上土层及下土层厚度(m) k1 、k2 —上土层及下土层渗透系数(m/day)； 2b—坝基宽度(m) 上层在坝上游缺 失： 2 1 2 1 1 21 2 T T k kbT HHJ ?+ ? =上、平 b HHJ 2 21 ?=水平 三、确定临界梯度和允许梯度 (1) Cu≤10 J允许 =0.3-0.4 (2) 10 Cu 20 J允许 =0.2 (3) Cu ≥20 J允许 =0.1 一、降低水力梯度 ?加长渗流途径 ?排水减压： 减压井、排水沟 ③ ④ ① ② 水平防渗铺盖 排水沟 垂直截渗：粘土截渗墙、 混凝土防渗墙、灌浆帷幕 齿墙 在水流逸出段分层铺设几层粒径不同的砂砾 层，接近被保护层的粒径细，然后依次加大 粒径，使逸出水流的剩余水头分层缓慢降 低，以保证各层之间的水力梯度不致产生接 触流土 二、反滤层