天然地基渗透破坏判别方法

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1、天然地基渗透破坏判别方法蒋严1.，蒋欢2，翟洪飞1（1,江苏镇江建科建筑科学研究院有限公司，江苏镇江212004；2.辽宁省农业工程研究设计院，辽宁沈阳110041）摘要：从土的结构、地质构造方面研究了天然地基渗透破坏判别方法和洪水灾害防治。根据自然界砂砾卵石的最大干密度和细粒土干密度范围，确定填满砾卵石孔隙所需要的<2mm的细料含量为A（40%）~B（25%），把这二个点直接印刷在颗粒大小分配曲线图的底图上，土就分成了A点之上填满，AB点之间可能填满可能填不满，B点之下填不满三种结构，分别判别简明便捷。研究了粗粒土和细粒土的分界粒径、

2、可流失颗粒直径、孔隙直径计算公式、填充系数计算列线图等渗透破坏判别中的关键技术指标。应用我国几大科研院所的管涌试验资料，绘制了不均匀系数、<2mm的细粒土含量、填充系数与渗透破坏形式关系统计图，给出了5个渗透破坏形式判别式；拟合了细粒土d10~填充系数~临界水力梯度经验计算公式，给出了土的渗透破坏判别计算方法。分析计算了高床河河川结构对管涌和洪水灾害的影响，据此实施的冲淤入海（调水调沙）治黄成功，结束了几个世纪的黄河泥沙淤积和黄泛灾难历史。准确预判、预测、预知、预防天然地层的渗透破坏，有利于大幅减少工程事故和洪水灾难，保护国家经济建设和

3、人民生命财产。关键词：管涌；流土；临界水力梯度；填充系数；渗透破坏判别方法；加深河床。作者简介：蒋严（1938~），男，江苏常州人，主任工程师，1956年参加工作，主要从事岩土工程工作及科学研究。E-mail；15862985495@163.com0引言土的渗透稳定性研究，二十世纪30年代由美国人首创，40年代传入苏联，50年代传入中国，研究方法长期以粒径比值法和理论为主。目前，我国规范[1][2]规定的渗透变形判别方法，基本上以美国和前苏联伊斯托米娜等[3][4]在上世纪中叶的研究成果为基础，加上某些理解和扩展制定的。其中最普遍最重要

4、的是土的不均匀系数与渗透变形的相关性，是制定这些规范的基础。笔者收集了我国几个较大科研院所的几百组管涌试验资料，对现有的国内外7种渗透变形判别方法进行过验证[13]，绘制了几种统计图[10]，其中，土的不均匀系数与渗透破坏形式关系统计图（图1）显示两者不存在显著相关性，也就是说不存在用不均匀系数制定规范的基础。再从图2曲线1—5看，这5条颗分曲线的不均匀系数完全相同，其他粒径比值如d20∕d70、D15∕d85等也完全相同（所有粒径比值的宗旨大同小异），但是，它们的土的分类名称分别是砂卵石、砂砾石、粗砂、粉砂、粘土。D50（50%处的粒

5、径，毫米）分别是73、7.3、0.73、0.073、0.0073。颗粒组成相差如此之大，很明显它们的渗透破坏形式不可能相同（曲线数据列于表1）。等直径球体组成的物体，若d10小于10%，其UH=1，也能管涌。因此,用不均匀系数及与其相关的粒径比值进行渗透稳定性分析是不可靠的。过去一些作者认为不均匀系数与土的渗透变形相关，可能是使用资料较少，研究范围较小或互相引用盲目抄录，没有经过自己的研究核实。地质勘察和全国的管涌试验资料所见的地层多，范围也大，反映了自然界的真实情况。建国60多年以来，我国广大科研和工程技术人员在土的渗透稳定性研究方面

6、做了大量工作[5][6][7][8][9][10][11][12][13]，取得了卓有成效的成果，有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。积累了大量工程实践经验。这是宝贵财富。把这些科研成果归纳起来，使之成为系统的天然地基渗透破坏判别方法，应用于工程建设，是一项十分重要的有着深远意义的工作。研究方法方面，我们认为“实践-认识（理论）-再实践-再认识（理论）”17无止境往复循序前进，是辩证唯物主义认识过程，“从实践中来，到实践中去”“实践是检验真理的唯一标准”不仅是社会科学真理，同样是自然科学研究的准则。图1不均匀系数与渗透破坏形式关系统

7、计图图2典型颗分曲线图17曲线编号UHD15/d85d20/d70D10*d70D50d0分类名称破坏形式1100.06250.15714007322砂卵石管涌2100.06250.157147.32.2砂砾石管涌3100.06250.1570.140.730.22粗砂流土4100.06250.1570.00140.0730.022轻亚粘土流土5100.06250.1570.000010.00730.0022粘土流土62350.002550.005313.2329.6砂卵石过渡2-1150.030.118.241.2砂砾石过渡2-1砾D

8、50=7.7d0=2.32-1砂d10=0.15d3=0.09表1图1曲线数据表1勘察资料的审定因技术原理、操作不当、机具精度或人为因素等原因，地质勘察资料可能与实际天然地层之间存在一些差异，正确识别、选择