基坑土体渗透稳定性分析与研究.pdf

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1、基坑土体渗透稳定性分析与研究■李杰[摘要]在基坑工程中，对于土中水的渗流，开挖中因渗中颗粒层的细粒带走。这里所指的接触面，其方向层土的颗粒粒径（mm），小于该粒径的土重占总土重流力引起的基坑稳定问题主要表现为流砂、管涌和突涌。是任意的。的15%；D85代表较粗一层土的颗粒粒径（mm），小于文章通过分析渗透破坏机理，梳理渗透破坏类型及判别方4.接触流土该粒径的土重，占总土重的85%；η不均匀系数，法，从而正确评价了基坑渗透稳定性，为渗透破坏提出防渗流垂直于两种不同介质的接触面流动时，把η=d60/d10，d60分别代表较粗和较细一层土的颗粒粒治措施提供了依据

2、。其中一层的细粒，移入到另一层中去。径（mm），小于该粒径的土重占总土重的60%。三、渗透破坏机理分析表1渗透破坏类型判别表[关键词]基坑渗透破坏临界水力坡降土的渗透破坏发生和发展与土的几何条件、水力条件、渗流出口条件等因素有关。地下水对基坑工程的危害，除了水压力对支护1.几何条件结构的作用之外，更重要的是基坑涌水、渗流破坏几何条件即土的组织结构，包括土的颗粒组成（流砂、管涌、坑底突涌）引起地面沉陷和抽（排）和土体结构。孔隙大小取决于颗粒大小，结构及不水引起地层不均匀固结沉降。均匀程度。土中粗颗粒所构成孔隙直径大于细粒直一、基本定义径，这是管涌产生的必要条

3、件。对于不均匀系数比1.水力坡降较小的较均匀土，颗粒粗细差不多，这样的土一般单位流程上的水头损失，亦即总水头线的坡度。不会发生管涌。对于不均匀系数较大的不均匀砂土，通常把颗粒发生移动瞬间时水力坡度又称为临界水可能发生管涌和流土，这主要取决于土的级配和细力坡度，用Jcr表示。粒含量。试验结果表明，当细粒含量Pc≤25%时，细2.渗透力颗粒填不满粗颗粒所形成的孔隙时，渗透破坏属于判别时，需要说明几点：临界水力坡降，不仅由于水头差的存在，土中水产生渗流，同时产管涌。若当细颗粒含量多，Pc≤35%时，有可能产生与颗粒、结构有关，还和粘性土抗剪强度相关；流生向上的渗

4、透力，即每单位土体内所受的渗透作用流土。土、管涌破坏所对应的临界水力坡降计算方法是完力，用F表示。其值：F=γw˙J，渗透力的大小和2.水力条件全不同的。一般用临界水力坡降，除以安全系数K水力坡降J成正比，其方向与渗透方向一致。渗流在土体中的渗透力，取决于水力坡度，水（通常K=1.2～2.0）得到允许水力坡降J允许，与该3.临界水力坡降力坡度越大，渗透力越大。当水力坡度大于临界的处土体渗流作用下的实际水力坡降比较，J≤J允许，在饱和的多孔介质中，由于土体受有静水压力，水力坡度时，渗透力克服土颗粒的自重或者颗粒间不发生渗透破坏。而使每个颗粒同时又受有浮力，而

5、在渗流的水头差的摩擦作用即可起动，就产生渗透破坏。如土体在五、基坑渗透稳定作用下渗流产生渗透力。当水力坡度达到一定大，渗流自下而上作用下，当实际水力坡降J大于临界要评价基坑渗透稳定性，应先分析地下水渗流足够克服粒间内聚力及内摩擦阻力时，颗粒或颗粒水力坡降Jcr时，发生流土。计算公式：Jcr=γ′/γw=场，如图1所示。群就会发生悬浮、移动。（GS-1）（1-n），式中：Jcr为临界水力坡降；γ′土中水的渗透水力坡降逐渐增大时，渗透力也为土的有效重度；γw为水的重度，GS为土的比重，随之增大。当水力坡降（水头差）增大到某一数值n为土的孔隙率（%）。即临界水力

6、坡降时，即向上的渗透力克服了向下的3.渗流出口条件重力时，土体就会浮起或受到破坏，俗称流土。土体的渗透破坏常是在出口处先发生，而后向4.渗透破坏土体的内发展。实际工程中，渗透破坏还要具有充地基由于渗流而出现的破坏或变形称为渗透破分的临空面才能发生。基坑渗透破坏主要发生在3坏或渗透变形。个出口：基坑底部、基坑坑壁渗漏处、降水井点的二、渗透破坏的类型滤管附近。图1均质潜水含水层的渗流渗透破坏的形式通常可归结为下列4种类型。四、渗透破坏的判别方法（注：1-截水帷幕；2-基底；3-潜水水位；4-流线；5-等1.流土在无粘性土中可能发生管涌，称为管涌土；可势线）在

7、一定的渗流作用下，土体中的颗粒群同时起能发生流土的又称为非管涌土，在工程实践中，确1.基坑土体渗透破坏模式动而流失，它既可以发生在非粘性土中，也可发生定地基土是管涌土还是非管涌土有重要意义。否则，（1）由于边坡内渗流导致土体抗剪强度降低，在粘性土中。流土可发生在无粘性土和粘性土中，将导致设计不合理。所以，首先判定是否产生渗透并受渗透力作用，降低基坑边坡的稳定性。当向上的渗透力大于土的有效重度时，土粒处于悬破坏及其类型，然后确定临界水力坡度，进一步加（2）由于围护结构的止水设施失效，致使大量浮状态。故它一般发生在渗流出逸处，可以用公式以判断，如表1。的水夹带

8、砂粒涌入基坑，严重的水土流失会造成支icr=γ′/γw判断。表1中