1F411028  渗流分析

　　一、土石坝的渗流分析

　　渗流分析的内容包括：确定浸润线的位置;确定渗流的主要参数——渗流流速与坡降;确定渗流量。进行渗流分析的方法较简单的有水力学法和流网法。

　　二、渗透系数

　　1.渗透系数是反映土的渗流特性的一个综合指标。

　　2.渗透系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温，一般采用经验法、室内测定法、野外测定法确定。

　　三、渗透变形

　　渗透变形又称为渗透破坏，是指在渗透水流的作用下，土体遭受变形或破坏的现象。一般可分为管涌、流土、接触冲刷、接触流失四种基本形式。

　　(一)管涌

　　1.在渗流作用下，非黏性土土体内的细小颗粒沿着粗大颗粒间的孔隙通道移动或被渗流带出，致使土层中形成孔道而产生集中涌水的现象称为管涌，具体见图：

　　2.管涌一般发生在无黏性砂土、砂砾土的下游坡面和地基渗流的逸出处。对于黏土土料，由于颗粒之间存在黏聚力，渗流不容易把土壤颗粒带走，因此较少发生管涌。

　　(二)流土

　　1.在渗流作用下，非黏性土土体内的颗粒群同时发生移动的现象;或者黏性土土体发生隆起、断裂和浮动等现象，都称为流土(17年单)

　　2.流土现象主要发生在黏性土及较均匀的非黏性土体的渗流出口处。

　　(三)接触冲刷

　　当渗流沿着两种渗透系数不同的土层接触面或建筑物与地基的接触面流动时，在接触面处的土壤颗粒被冲动而产生的冲刷现象称为接触冲刷。

　　(四)接触流失

　　在层次分明、渗透系数相差悬殊的两层土中，当渗流垂直于层面时，将渗透系数小的一层中的细颗粒带到渗透系数大的一层中的现象称为接触流失。

　　管涌和流土主要发生在单一结构的土体(地基)中，接触冲刷和接触流失主要发生在多层结构的土体(地基)中。一般来讲，黏性土的渗透变形(破坏)形式主要是流土。

　　以上四种渗透破坏类型中，最主要的是管涌和流土。

　　(五)防止渗透变形的工程措施

　　防止岩(土)产生渗透变形的工程措施可概括为两大类：

　　第一类：改善岩土体的结构特性，提高其抵抗渗透变形的能力，通常只用在岩体中。

　　第二类：截断岩(土)体中的渗透水流或减小岩(土)体中渗透水流渗透比降，使其小于允许比降，最可靠的方法是在渗透土层中兴建防渗墙。具体工程措施为：

　　1.设置水平与垂直防渗体，增加渗径的长度，降低渗透坡降或截阻渗流。

　　2.设置排水沟或减压井，以降低下游渗流口处的渗透压力，并且有计划地排除渗水。

　　3.对有可能发生管涌的地段，应铺设反滤层，拦截可能被渗流带走的细小颗粒。

　　4.对有可能产生流土的地段，则应增加渗流出口处的盖重。盖重与保护层之间也应铺设反滤层。

　　(六)反滤层和过渡层

　　1.反滤层

　　(1)反滤层的作用是滤土排水，防止在水工建筑物渗流出口处发生渗透变形。

　　(2)反滤层要求：

　　在土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处，如不满足反滤要求，都必须设置反滤层。对反滤层的要求是：

　　①相邻两层间，颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的孔隙;

　　②各层内的土体颗粒不能发生移动，相对要稳定;

　　③被保护土壤的颗粒不能够穿过反滤层;

　　④反滤层不能够被淤塞而失效;

　　⑤耐久、稳定，在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的变化。

　　2.过渡层

　　过渡层的作用是避免在刚度相差较大的两种土料之间产生急剧变化的变形和应力。反滤层可以起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤要求。在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料情况可以只设置反滤层，也可以同时设置反滤层和过渡层。