渗透变形工程地质1.ppt

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1、一、概念渗透变形：岩土体在地下渗流力或水动压力的作用下，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。二、渗透变形的类型的1.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。根据渗透方向与重力方向的关系：垂直管涌：水平管涌：第十三章渗透变形工程地质研究第一节基本概念及研究意义2.流土：在渗透水流作用下，土体表层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。3.接触流土：渗透水流近于垂直土层运动，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空隙之

2、中。4.接触冲刷：渗透水流方向与土层方向平行，细粒土层与粗粒土接触面上的土粒受粗粒土中流速较大的水流冲刷并被带走。1998年长江洪水险情以渗流险情最为普遍，沿长江6000余处险情中就有400余处属渗流险情。其中管涌被视为险中之险。一般来说，长江中下游平原冲积地层，上面是粘性土；往下是粉砂、细砂等，砂层间也有粘性土夹层的，再往下则是砂砾及卵石等强透水层，在河床中露头与河水相通。在汛期高水位时由于渗水流经强透水层压力损失很小，堤内数百米范围内粘土层下面仍承受很大的水压力，如果这股水压力，冲破了粘土层，下面的粉砂、细砂就会随水流出（在没有反滤层保护的情况下），从而发生管涌。堤岸二，研

3、究意义2003年7月1日凌晨4时，正在施工中的上海轨道交通4号线（浦东南路至南浦大桥）区间隧道浦西联络通道发生渗水，随后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9时左右，地面建筑物中山南路847号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房部分倒塌。由于报警及时，所有人员提前撤出，无人员伤亡。第二节土石渗透变形的产生条件一、渗流的水动力条件使土石体产生渗透变形的营力是地下水流，但渗透变形的发生需要有一定的水动力条件。要使土石颗粒在渗流力作用下松动以至悬浮，必须克服颗粒间的内聚力和内摩擦力并使渗流力超过土的水下容重。由于土的内聚力和内摩擦力随土的颗粒组成、固结程度、胶结状态不同而有很大的变化，所以首

4、先只能将土简化为无内摩擦和内聚力的散粒砂土，分析使它进入悬浮状态的水动力条件。二、土体结构域颗粒成分条件土体结构包括了土中粗细颗粒直径比例、细粒物质含量、土的级配等。1.粗细颗粒直径比例细粒从空隙中流动最优比例：d0/d>=8d0：孔隙直径d：细颗粒直径D：粗颗粒直径天然无粘性土n=0.395D/d0=2.5D/d>=20有利于管涌土体的排列方式决定着D/d0的值：当排列疏松时，D/d0减小，D/d减小，有利于渗透变形当排列密实时，D/d0增大，D/d增大，不利于渗透变形2.细颗粒的含量用细颗粒含量来判别双峰型砾土的渗透变形型式：>35%流土<25%管涌=25%~35

5、%流土或管涌，取决于砾土的密实度及细颗粒的组成中等以上密实度、不均匀系数较小的细粒土，发生流土细颗粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗渗强度增加，不易发生渗透变形。三地层组合关系：单一型：多位于河流的上游，一般为砂卵（砾）石层，一般发生管涌，随着细粒成分的增多，可能流土。双层型：主要考虑表层粘性土的性质、厚度、完整程度多层型：除考虑表层粘性土层外，还考虑砂层透镜体或粘性土层透镜体或相变等造成水力梯度的突变等原因四地形地貌条件沟谷切割等改变了渗流的补给、渗流的长度、出口条件等五工程因素施工等破坏了表层具有防渗作用的弱透水层。第三节渗透变形的预测一、预测步骤1.根据土体类

6、型和性质，判定是否容易发生渗透变形及变形的类型2.确定土体中各点的实际水力梯度3.确定相对于该土体的临界水力梯度和允许水力梯度4.判定渗透变形的可能性及其范围二、渗透变形类型的确定1.粗细颗粒比例2.细粒物质含量3.土的级配3.土的级配特征：不均匀系数Cu=d60/d10Cu<10流土Cu>20管涌Cu＝10~20流土或管涌三、实际水力梯度的确定常用方法有：水力学方法：计算及图解——模型模拟法——数值计算法——理论计算法：四、临界水力梯度与允许水力梯度的确定允许水力梯度：m——与地质条件和工程重要性有关：砂土：m＝1.5~3.0粘性土：m＝2.5~4.0m五、渗透变形可能性判定

7、I实>I允发生渗透变形I实