2019岩土工程师基础知识辅导资料：工程地质4

　　土的结构特性对渗透变形影响分析

　　土的抗渗强度取决于土体本身的结构。制约渗透变形发生的土体结构特性包括：土中粗细颗粒直径、细粒物质的含量、土的级配特征、颗粒形状及排列方式等。

　　(1)、粗细粒径的比例

　　只有当土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒的骨架孔隙直径d0时，才能发生潜蚀。据研究其最优比值为d0/d=8。砂土颗粒粒径与其孔隙比值的大小，与颗粒的排列方式关系极大。土愈疏松，则细小颗粒在孔隙中随渗流运动愈顺畅;愈紧密则只能让更细小的颗粒通过。因此，愈疏松的土体愈容易产生渗透变形。

　　此外，土愈紧密，抗剪强度愈大，抵抗渗透变形的能力愈强。

　　(2)、细颗粒的含量

　　天然无粘性土的颗粒组成相当复杂，其分布曲线有单峰型、双峰型和多峰型。我国水利水电科学研究院通过大量室内试验研究，提出了用细颗粒含量百分数来判别双峰型砾土的渗透变形型式：

　　1当细颗粒含量大于35%时为流土;

　　2当细颗粒含量小于25%时为潜蚀;

　　3当细颗粒含量界于25-35%时，流土和潜蚀均可能发生，主要取决于砾土的密实程度及细颗粒的组成。中等以上密实度、细颗粒的不均匀系数较小的砾土，一般发生流土;反之为潜蚀。

　　此外，细颗粒成分中粘粒含量的增加，可增大土的凝聚力，因而增大土的抗渗强度，使土不容易产生渗透变形。

　　(3)、土的级配特征

　　土的级配特征可用土的不均匀系数Cu=d60/d10表示。Cu愈大，土愈不均匀，级配愈好。通过试验发现，在自下而上的渗流出口处无覆盖的条件下，砂土的渗透变形类型及临界水力梯度值都与土的不均匀系数有关：

　　1当Cu<10时，主要型式为流土;

　　2当Cu>20时，主要型式为潜蚀;

　　3当Cu在10-20之间时，流土和潜蚀都可能发生。

　　临界水力梯度与不均匀系数之间的关系见右图。从图上可以看出，砂土的不均匀系数愈大，临界水力梯度愈小，也就是说，产生流土的临界水力梯度比潜蚀要大。

　　需要指出的是，上述的判断对砾质土不适用，而且仅靠上述判别也往往是不全面的。

　　实验表明：在渗流作用下，由于无粘性土的结构特性不同，有的土首先表现为潜蚀，然后在更强的水动力条件下转化为流土。而有的土则在足够的水动力条件下，直接发生流土。

　　从一些工程场地渗透稳定性的研究资料可以看出，在具备上述基本条件时，渗透变形现象的产生还必须由宏观地质因素和工程因素来决定。

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