[拼音]：tu de shentouxing

[外文]：seepage behaviour of soil

土是一種多孔介質(zhì)，由固體顆粒組成的骨架和充填骨架間孔隙的流體（水和空氣）所組成（見土的工程性質(zhì)）。骨架間的孔隙是連通的，孔隙中的流體可以在本身重力和其他外力作用下在孔隙中流動，這就是土中水的滲流運動。對土中水的滲透性的研究是土力學中一個重要課題。它與土的強度、變形等力學特性有緊密聯(lián)系，土中水的滲透規(guī)律是土的本構(gòu)定律的一個重要組成部分，在許多工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

土的滲透規(guī)律

土中水或空氣可以在水頭差、電位差、溫度差、鹽濃度差等勢能作用下產(chǎn)生相應(yīng)的滲流運動，其最終的合成運動就是這些個別運動的向量和。土力學中一般研究在水力梯度作用下孔隙水的滲流運動。

飽和土滲透規(guī)律

基本形式是法國工程師H.-P.-G.達西在1855年提出的，其表達式為

v＝-Ki　　　　　　　　　　(1)

即滲透流速v與水力梯度i呈線性關(guān)系。 比例常數(shù)K稱為滲透系數(shù)，K值由干凈礫石的10¹厘米/秒變化到純粘土的小于10^-9厘米/秒，相差達10¹⁰倍以上。

達西定律是均勻不可壓縮流體的單向滲流運動方程?？捎梦⒎中问酵茝V到二向和三向滲流。一般可以向量形式表達為

q＝-Ki＝-Kgradh　　　　　　　(2)

對不均勻流體、可壓縮流體、多相流、非飽和滲流等條件下的運動方程，也常采用和達西定律相似的表達式。

土中水的滲流運動可分為層流和紊流兩種基本類型，還有一個過渡區(qū)，各有不同的滲透規(guī)律。一般認為達西定律僅適用于層流區(qū)，其適用上限為層流區(qū)和過渡區(qū)的分界點。在層流區(qū)內(nèi)的細粒土，由于土和土粒表面的相互作用，或細顆粒和氣泡在孔隙中移動而使?jié)B透性發(fā)生變化，也會使?jié)B流偏離達西定律，尤以小流速、小比降時為甚，此即達西定律適用的下限。實驗研究表明，除堆石體、排水體可能超過其適用上限，密實的高塑性粘土或細顆?？赡茉诳紫吨凶杂梢苿拥耐?，也可能有偏離外，土力學中涉及的多數(shù)對象，都在達西定律適用范圍之內(nèi)。

超過達西定律上限的非線性規(guī)律可表達為

v＝Gi^m　　　m＝0.5～1.0　　　 (3)

粘土偏離達西定律的非線性規(guī)律一般有兩種形式，其一認為有一起始比降，小于它時無滲流；另一為v–i關(guān)系是通過原點的曲線，不存在起始比降。

非飽和土滲透規(guī)律

非飽和土孔隙中同時存在水和空氣。高飽和度時，氣相封閉在液相之間，形成氣封閉系統(tǒng)，只有一個透水性K_w。中等飽和度時，氣相和液相都是連通的，形成雙開敞系統(tǒng)，有透水性K_w和透氣性K_a兩個滲透性，要用分別控制孔隙水和氣壓力的方法，保持滲透過程中結(jié)構(gòu)和飽和度不變，分別予以測定。

流網(wǎng)及滲流

流網(wǎng)包括相互正交的兩組曲線，一組是與水流途徑相符合的流線，另一組為各點有相同水頭的等勢線。流網(wǎng)的性質(zhì)：

（1）相鄰流線間的每一流槽，通過的滲流量相同；

（2）兩相鄰等勢線間的水頭差相等；

（3）流線與等勢線正交；

（4）對均勻土而言，由相鄰流線與等勢線圍成極為近似的正方形；

（5）流網(wǎng)的任一點，等勢線間距與水力梯度成反比，而流線間距則與滲透速度成正比。因此，可從流網(wǎng)計算各點的水力梯度、作用水頭和滲透水壓力，供穩(wěn)定分析和滲流控制設(shè)計之用。

流網(wǎng)圖可以用模擬試驗和數(shù)值計算方法求得，對簡單邊界條件，也可用理論分析求解，甚至用目測繪制。

土的滲透穩(wěn)定性

在一定滲透梯度下，無粘性土中的細顆粒隨滲透水流移動并帶出邊界面，或邊界上小塊土體整體浮動的現(xiàn)象，稱土體的滲透變形，前者稱管涌，后者稱流土，是土體滲透破壞的主要形式，并以臨界水力梯度作為判別標準。均勻粉細砂、缺乏中間粒徑的砂礫料等，滲透穩(wěn)定性是較差的。

粘性土滲透破壞的主要形式是邊界面上的剝落和沿裂縫的沖刷。其抵抗?jié)B透破壞的能力與粘土礦物、物理化學和結(jié)構(gòu)特性等密切相關(guān)：具有穩(wěn)定膠結(jié)的團粒粘土的滲透穩(wěn)定性好，而不穩(wěn)定膠結(jié)的分散性粘土的滲透穩(wěn)定性差。

為了保護土體不在邊界面上發(fā)生管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等形式的滲透變形現(xiàn)象，常常采用反濾層的工程措施，使?jié)B透水可以自由流出土體，而不將土粒帶走，從而提高抗?jié)B能力。70年代以來，用土工織物作為反濾層已逐漸推廣應(yīng)用。

水力劈裂

土體中某點的外加水壓力大于該點的小主應(yīng)力與抗拉強度之和時，即將開裂而使水的滲流量大大增加，而在水壓力降低到一定數(shù)值時又重新閉合的現(xiàn)象稱水力劈裂效應(yīng)。

在用原位注水試驗測定滲透系數(shù)時，水壓力不應(yīng)引起土體的水力劈裂，以免得到偏大結(jié)果，也不能單純用鉆孔失水作為土體中存在裂縫的佐證。水力劈裂現(xiàn)象還可用以測定原位土體的側(cè)壓力，用劈裂灌漿處理不可灌土體等。

建筑資質(zhì)代辦咨詢熱線：13198516101

標簽：土的滲透性

版權(quán)聲明：本文采用知識共享 署名4.0國際許可協(xié)議 [BY-NC-SA] 進行授權(quán)

文章名稱：《土的滲透性》

文章鏈接：http://www.kaputelugumatrimony.com/13027.html

該作品系作者結(jié)合建筑標準規(guī)范、政府官網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識整合。如若侵權(quán)請通過投訴通道提交信息，我們將按照規(guī)定及時處理。