土的滲透破壞的機(jī)理

土的滲透破壞的機(jī)理一、土中水的土體作用二、土的滲透破壞三、土的滲透引起的土的破壞四、振動(dòng)對(duì)滲透性變化影響土中水地質(zhì)災(zāi)害、工程事故1、土中水的增加會(huì)使非飽和土的基質(zhì)吸力銳減；2、部分巖土軟化，土的結(jié)構(gòu)破壞；3、由于超靜孔壓使土體內(nèi)有效應(yīng)力減?。?、由于土中水引起的土體自重應(yīng)力的變化常使荷載增加,抗力減少；5、當(dāng)發(fā)生滲流時(shí)還可能由于滲透力的作用而增加許多不利因素。一、土中水的土體作用土中水地質(zhì)災(zāi)害、工程事故1、建于1989年的青海溝后水庫(kù)混凝土面板砂礫石壩,由于防浪墻與壩體接觸處漏水而使庫(kù)水大量滲流,壩體的浸潤(rùn)線很高,壩體失穩(wěn),在1993年8月7日潰壩,造成300多人死亡。2、美國(guó)的第頓壩(Te-ton)在1976年6月5日由于滲透引起(水力劈裂)潰壩造成2.6億美元經(jīng)濟(jì)損失和14人死亡。3、1972年7月在香港發(fā)生的寶城滑坡是由于雨水入滲山坡殘積土引起的,只有區(qū)區(qū)兩萬方滑坡體,卻沖垮了寶城大廈,砸毀相鄰一樓,造成67人死亡。一、土中水的土體作用我國(guó)98年的特大洪水在全民中普及了一個(gè)土力學(xué)的名詞—“管涌”。98年長(zhǎng)江堤防險(xiǎn)情共有6000多處,其中有所謂“管涌”、崩岸、散浸、跌窩、漏洞、塌坡、脫坡等。每一種都與土中水及其滲流有關(guān)。一、土中水的土體作用土的滲透破壞與滲透引起土的破壞是不同的概念。1、滲透破壞滲透破壞(seepagefailure)也叫滲透變形(seepagedefor-mation),也有稱為滲透失穩(wěn)(instabilityduetoseepage)。兩種基本的形式流土管涌流土是在向上的滲透水流作用下,表層一定范圍的土體或顆粒同時(shí)懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象。管涌是指在滲透水流作用下,土中細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙通道中移動(dòng)、流失的現(xiàn)象。二、土的滲透破壞關(guān)于流土：(1)流土?xí)r滲流的方向是向上的；(2)流土一般發(fā)生在地表,也可能發(fā)生在兩層土之間；(3)不管粘性土還是粗粒土都可能發(fā)生流土。關(guān)于管涌：(1)它是沿著滲流方向發(fā)生的(不一定向上)；(2)它是粗細(xì)顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在粗細(xì)兩層間的滲流，可能細(xì)粒土從粗粒土中帶走，也可稱為接觸沖刷或叫潛蝕。(3)就一層土來講，粘性土不會(huì)發(fā)生管涌現(xiàn)象。(4)管涌發(fā)生后有兩種后果：一種是繼細(xì)粒土被帶走后，粗粒土也被滲流帶走，最后導(dǎo)致漸進(jìn)破壞；另一種是細(xì)粒土被帶走，粗粒土形成的骨架尚能支持，滲漏量加大但不一定隨即發(fā)生破壞。二、土的滲透破壞將砂土的流土叫流砂，將粘土的流土叫突涌砂土粘土可見在土中穩(wěn)定滲流的情況下,不管是粘性土還是砂土,二者的流土機(jī)理和準(zhǔn)則是完全相同的。二、土的滲透破壞2、滲透引起的土的破壞流土、管涌、流砂、流滑、液化（1）流土土下部的水如果是突然施加,并且土的透水性差，土未被飽和，在土中也沒有產(chǎn)生穩(wěn)定滲流，那么其懸浮的條件為：三、土的滲透引起的土的破壞如果在滲透系數(shù)較小的土層上布置了一層砂礫石壓重，如果土要被“抬起”，則需要兩層土一起移動(dòng)，這時(shí)條件是：三、土的滲透引起的土的破壞（2）管涌為了防止在粗細(xì)兩層土界面處發(fā)生管涌，一般使兩種土顆粒滿足如下條件：在被保護(hù)土層上設(shè)置合適的反濾層對(duì)于管涌和流土均有保護(hù)作用。三、土的滲透引起的土的破壞（3）流砂人們常把流砂和流土混為一談。而實(shí)際上流砂的范圍更廣一些。流土發(fā)生在垂直向上滲流的情況，而流砂可能發(fā)生在任何方向?！帮柡退缮爸屑魬?yīng)力增大時(shí),在不排水的條件下的剪縮勢(shì)使土內(nèi)孔隙水壓力大幅度升高,土強(qiáng)度驟然下降,導(dǎo)致砂土無限流動(dòng)的現(xiàn)象”當(dāng)β=0°,θ=90°時(shí)，典型的流土問題；而在沿坡滲流的情況下,β=θ,臨界水力坡降為：三、土的滲透引起的土的破壞（4）流滑土的流滑(flowsolids)是土失穩(wěn)的一種現(xiàn)象。它與土對(duì)擾動(dòng)的敏感性(sensitivity,quick,alive,mobility)有關(guān)。北歐的一些地方的高靈敏性粘土可能因?yàn)槲⑿〉臄_動(dòng)（如人工少量開挖或水的沖刷）而自發(fā)大面積流滑、漸進(jìn)破壞。這種流滑主要是由于擾動(dòng)及土中水的運(yùn)動(dòng)而破壞了高靈敏性粘土的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度完全喪失而泥化。流滑是一種由于土中水引起的強(qiáng)度喪失現(xiàn)象,可以包括敏感性粘土的結(jié)構(gòu)破壞、流砂和液化。三、土的滲透引起的土的破壞另一種為人們所熟知的情況是在振動(dòng)荷載下飽和松砂的液化，也可劃入流滑之類，它可以在瞬時(shí)發(fā)生。但是飽和松砂的流滑也可能是在靜態(tài)荷載引起的靜應(yīng)變下發(fā)生。以上兩種情況的原理在于：由于排水不充分，瞬時(shí)產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力，使有效應(yīng)力降低接近于零，抗剪強(qiáng)度喪失。三、土的滲透引起的土的破壞（5）液化砂土的液化(liquefaction)通常是指振動(dòng)液化，是人們所熟知的現(xiàn)象，它的主要特點(diǎn)是有效應(yīng)力接近于0，砂土顆粒處于懸浮狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度基本為0。如上所述，廣義的液化也