土中水的渗流问题的历史问题

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1、主要方法：第一章绪论1.1研究的目的及意义水或其它流体在岩土等孔隙或裂隙介质中的流动，可以统称为渗流，其流动性质决定于作为渗流骨架的岩上体性质与其中流体的性质【’]。与其他建筑物不同，水工建筑物一般建立在河床之上，水工建筑要安全、经济的运行，除了要考虑地基变形和稳定性之外，还要特别考虑水的渗流问题;尤其是坝堤和基坑，渗流问题是工程设计、施工及运行管理中的重要问题，所以重视由渗流引起的稳定和安全问题，是十分必要的。土中水和渗流对土体的性质有重要影响[z]。土中水可改变土体的物理、工程和化学性质;渗流可改变土体的孔隙水压

2、力或吸力，进而改变有效应力，又进一步影响土体的强度和变形;渗流产生渗透力或超孔隙水压力，可影响土坡稳定，也可引发土的管涌、流上等渗透破坏;降雨入渗可使土体基质吸力减小或消失，土坡可能失稳。在水利水电工程中，渗流会引起许多严重的工程问题。据美国的调查统计，在美国破坏的206座土坝中有39%是渗流引起。著名的弟顿(Tedon)坝，1976年由于渗透破坏而引起溃坝，总损失达2.5亿美元。根据我国水利水电部1981年调查统计资料表明，全国241座大型水库先后发生过1000多宗工程事故，由于渗流产生渗漏管涌事故占31.9%。在

3、2391座水库溃坝事故中，渗透破坏占29%[3]。我国青海的沟后混凝土面板卵石坝1993年8月因渗流而溃坝，死亡300余人[4]01998年长江大水，堤防出现险情5000余处，其中60-70%是由于管涌等渗透变形引起的[[s]。据世界其它国家统计，日本为44，瑞典为40(统计失事坝119座)，西班牙为40%(统计失事坝117座)[3]。另外，涵闸、岩土边坡和深基坑的很多事故主要是由于水土压力变化和渗透变形。同时，在采矿、石油、环境甚至生物等领域，渗流成为一个突出问题，迫切需要深入进行研究[[6]0渗流计算的目的在于求

4、解渗流场内的渗流量、水头、压力、坡降等水利因素，进行渗透稳定性分析，选择合理的防渗、排渗设计方案或加固补强方案，有效的控制渗流。渗流量的大小对一般工程而言或许是一个次要问题，但对于水工建筑来说，渗流量的大小就可能成为坝型、基坑及防渗、排渗方案选择的决定性因素。渗流控制的目的是将渗流速度控制在许可的范围内，过大的渗流量极易使渗流速度在局部地区达到产生危险集中冲刷的程度，从而产生冲刷破坏。对于排水措施的设计和运用，渗流量的大小还直接影响排水体断面的设计以及排水效果的分析。浸润线位置是校核坝坡稳定的必需材料。如果把深浸润线

5、过高，以及在下游坝坡出渗，会危害下游坝坡的稳定安全。对于正在运行的坝，浸润线的计算值可用来与观测数据比较，分析渗流条件的变化和防渗结构物的运行情况。坝体和地基各个部位的渗流坡降，应小于相应部位上体的允许值，否则将发生渗透变形破坏。需要特别注意渗流进入下游排水设施的出口部位，以及在坝体和地基内部渗流绕过或穿过弱透水体进入强透水体的内部出口部位，渗流破坏常常是在出口处率先发生进而向土体的深层发展Ul0目前，对水工工程进行渗流场的分析和应力场的分析大多是分开的，分析渗流场时不考虑岩土体应力一应变的关系和应力状态对渗流场的影

6、响;分析应力场时，根据渗流场分析结果，不同区域岩十体赋予不同的容重进行稳定性及应力场的分析[f}l。尽管这种方法简单易行且己积累了一定的工程经验，但是没有真实客观地反映应力场与渗流场之间的相互影响、相互作用，即没有考虑二者之间的祸合作用。实际上，二者之间存在藕合作用，一方面渗流场的改变会引起渗透压力的变化，使作用在岩土体上的荷载发生变化，从而引起应力场的重新分部;另一方面，应力场的变化会引起岩土体体积的变化，从而改变其孔隙率、渗透系数，最终导致渗流场的变化。二者的藕合作用，最终两场达到动态平衡。因而，渗流场与应力场的

7、祸合分析计算具有重要的理论及工程意义。基坑工程是地基基础和地下工程施工中的一个古老而传统的课题。放坡开挖和简易木桩维护可以追朔到远古时代。人类的土木工程活动促进了基坑工程的发展，特别是随着大量高层、超高层建筑以及地下工程的不断涌现，基坑工程得到了很大的发展。基坑工程又是一个人实践性很强的岩土工程，迫切需要理论来指导、充实和完善。关于基坑的稳定性、支护结构的内力和变形以及周围地层的位移对周围建筑物和地下管线等的影响，目前尚不能准确地得出定量的结果，但是，有关地基的稳定及变形的理论，对解决这类实际工程问题仍然具有非常重要

8、的指导意义。基坑工程同时又是一个综合性的岩土工程难题，既涉及土力学中的强度与稳定性问题，又包含了变形和渗流问题，同时还涉及到土与支护结构的共同作用。因此，完善基坑工程的设计理论和施工技术等己成为建筑、市政、水利等行业地下工程建设中一个G}待解决的重要工程技术问题。1.2渗流问题的研究现状1.2.1渗流研究现状自从1865年法国工程师H.Darc