滲透變形工程地質(zhì)

1. 理解滲透變形的基本概念，掌握影響滲透變形的基本形式;

2. 掌握產(chǎn)生滲透變形的基本條件及其影響規(guī)律;

3. 掌握滲透變形預(yù)測思路及評價(jià)方法;

4. 掌握滲透變形的防治原則及防治措施。

1.滲透變形的基本概念、類型

滲透變形：巖土體在地下水滲透力(動水壓力)的作用下，部分顆?；蛘w發(fā)生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現(xiàn)象。

滲透變形類型：管涌、流土。

管涌：在滲流作用下，單個(gè)土顆粒發(fā)生獨(dú)立移動的現(xiàn)象，又稱潛蝕。

根據(jù)滲透方向與重力方向的關(guān)系：垂直管涌、水平管涌。

按滲流方向與土層接觸面的關(guān)系：垂直接觸管涌、平行接觸管涌。

流土：在滲透作用下，一定體積的土體同時(shí)發(fā)生移動的現(xiàn)象。

2.產(chǎn)生滲透變形的基本條件

滲透變形產(chǎn)生的必要條件：

一、滲流的動水壓力及臨界水力梯度：

當(dāng)dp(滲透壓力)=dQ(水下重量)時(shí)，單元體處于懸浮狀態(tài)，發(fā)生流土。此時(shí)滲流的水力梯度為臨界水力梯度Icr。土粒越密實(shí)，n越小，Icr越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。

二、土體結(jié)構(gòu)特征決定了土體的抗?jié)B強(qiáng)度：

(1)粗細(xì)顆粒直徑比例：土體的排列方式?jīng)Q定著D (粗顆粒直徑)/ d0(空隙直徑) 的值。

當(dāng)排列疏松時(shí)，D / d0 減小，D/d 減小，滲透變形廣泛;

當(dāng)排列密實(shí)時(shí)，D / d0 增大，D/d 增大，滲透變形不廣泛。

(2)細(xì)顆粒的含量：用細(xì)顆粒含量百分?jǐn)?shù)來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：

η>35% 流土

η<25% 管涌

η=25%—35% 流土或管涌，取決于踩土的密實(shí)度及細(xì)顆粒的組成。

細(xì)顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強(qiáng)度增加，不易發(fā)生滲透變形。

三、宏觀地質(zhì)因素：

(1)地層組合關(guān)系：

單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵(礫)石層，一般發(fā)生管涌，隨著細(xì)粒成分的增多，可能流土。

雙層型：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完整程度。

多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水力梯度的突變等原因。

(2)地形地貌條件：溝谷切割等改變了滲流的補(bǔ)給、滲流的長度、出口條件等。

四、工程因素：施工等破壞了表層具有防滲作用的弱透水層。

3.滲透變形預(yù)測思路(步驟)

(1)根據(jù)土體的類型和性質(zhì)，判斷是否容易發(fā)生滲透變形，以及變形的類型。

(2)確定土體中各點(diǎn)的實(shí)際水力梯度，尤其是最大水力梯度。

(3)確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度。

(4)判斷滲透變形的可能性及范圍。

4.滲透變形的防治原則及防治措施

防治原則：

滲透變形的防治措施，原則上可分為三類。第一類措施是改變滲流的水動力條件，第二類措施是保護(hù)滲流出口，第三類措施是改善土石性質(zhì)。

防治措施：

一、垂直截滲：防滲帷幕、截水槽、混凝土防滲墻

二、水平鋪蓋：在壩上游設(shè)置粘性土鋪蓋，其滲透系數(shù)比透水地基小2-3 個(gè)量級，并與壩體的防滲斜墻搭接。

三、排水減壓：常用的方法有排水溝和減壓井，它們的作用是吸收滲徑和減小逸出段的實(shí)際水力梯度

四、反濾蓋重：在滲流逸出段分層鋪設(shè)幾層粒徑不同的砂礫石層，層界面應(yīng)與滲流方向正交，粒徑由細(xì)到粗，常設(shè)置三層，即為反濾層。反濾層是保護(hù)滲流出口的有效措施，它既可以保證排水通暢，降低逸出水力梯度，又起到蓋重的作用。

五、物理、化學(xué)方法：改造、凍結(jié)、電動硅化、灌漿(化學(xué)漿液)等。