渗流作用下黏性土水力梯度分析

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1、第8卷第5期VoI．8No．52010年1O月()ct．2OlOdoi：103724／SP．J1201．2010．05065渗流作用下黏性土水力梯度分析宋新江，钱财富(安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院，安徽蚌埠233000)摘要：现有土体渗透变形计算式均以无黏性土太沙基理论为基础，而实际工程中建筑物基坑、堤坝和渠道存在大量黏性土渗透比降问题，由于黏性土与无黏性土渗流破坏机理不同，如果黏性土的渗透变形允许水力梯度仍按照无黏性土的计算方法，势必引起很大误差。经对太沙基计算式及其他学者提出的修正公式进行探讨，根据黏性土的性质

2、和渗透破坏机理，利用渗透力与土体力的平衡关系，提出黏性土渗透变形的水力梯度计算式，并通过试验进行分析验证。关键词：黏性土；渗透变形；水力梯度；流土型中图分类号：TU44文献标识码：A文章编号：16721683(2010)05—0065—03AnalysisofHydraulicGradientofCohesiveSoilinWaterSeepage)NGXinjiang，QIANCaifu(Institute【ljHydraulic’Researcho}AnhuiProvince＆HuaiheRiverConservancyCo

3、mmissionfJ，theMimstryo，WaterResources，Benghu233000，China)Abstract：ExistingformulaeforseepagedeformationofsoilarebasedonTerzaghitheoryofcohesionlesssoil，whilethereisconsiderablecohesivesoilinrealfoundationpits，dams，andchannelsprojects．Theseepagefailuremechanismsofcohe

4、sivesoilandcohesionlesssoilaredifferent．Ifu—singformulaeforcobesionlesssoiltocalculatepermissiblehydraulicgradientforseepagedeformationofcohesivesoil，theerrorsarelarge．ThepaperdiscussestheformulaeofTerzaghitheoryandmodifierformulaeofotherresearchers，givestheformulaef

5、orseepagedeformationofcohesivesoilusingtherelationshipofpenetrativeforceandsoilforce．accordingtocharacteristicsandseepagefailuremechanismsofcohesivesoil，andtakesexperimel1tsforanalysisandverificationKeywords：cohesivesoil；seepagedeformation；hydraulicgradient；flowingso

6、il在建筑物基坑、堤坝和河道等工程中均能遇到黏性土渗图和力的平衡条件可知，土体处于平衡状态时∑F一0，流稳定问题，现有的渗透变形水力梯度的计算均建立在无即：．厂++G—FJ一≠一O(1)黏性土基础上。太沙基根据土颗粒在水中重力与作用在颗粒‘J的渗透力建赢平衡关系，推导无黏性土的水力坡降计算公式，由于计算值比试验值小。为此，许多学者对其进行修正，然而修正计算方法仍局限于无黏性土。本文基于土的强度和渗流理论，建立渗透力与士的强度平衡关系，提出黏性土的水力梯度计算式。ffl渗流作用下土体受力状态fFc，渗流作用将引起土体内部状态变化，

7、从而改变水工建筑图1渗流状态下土颗粒结构受力图物基础或土坝的稳定条件。在渗流作用下土体内部受力条件Fig．1Forcediagramofsoilparticlesinseepagefield较为复杂l_J，本文仅针对渗流出逸点处，且处于水平状态条件2土的临界水力梯度计算公式讨论下土体受力情况进行分析。由此可知，表层土颗粒主要受自身厦力G、水的浮力、渗流力F，、土颗粒之问的摩阻力由土粒属性和图1可知，重力G和水的浮力_／为土颗土颗粒之间的黏聚力共同影响，其受力情况如图1。由粒的固有力，土颗粒之间的摩阻力．土颗粒之间的黏聚力F收稿日

8、期：201007—30修回日期：20100909作者简介：宋新江(1970)，男，安徽滁州人，高级工程师，博十，主要从事岩土工程、水泥土渗流和力学特性的研究。试验研究·65·第8卷总第5O期·南水北调与水利科技·2010年第5期为被动力。渗流力F】为主动力。在主