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水工建筑物基础(第2版)
1.9.4.1 一、渗透变形
一、渗透变形

土石坝及地基中的渗流,由于机械或化学作用,可能使土体产生局部破坏,称为渗透变形。严重时会导致工程失事,必须采取有效的控制措施。

渗透变形的形式及其发生发展过程,与土料性质、土粒级配、水流条件以及防渗排水措施等因素有关,通常可分为下列几种形式:

(1)管涌。在渗流作用下,坝体或坝基中的细小颗粒被渗流带走逐步形成渗流通道的现象称为管涌,常发生在坝的下游坡或闸坝下游地基面渗流逸出处。没有凝聚力的无黏性砂土、砾石砂土中容易出现管涌;黏性土的颗粒之间存在有凝聚力(或称黏结力),渗流难以把其中的颗粒带走,一般不易发生管涌。

管涌开始时只是细小颗粒从土壤中被带出,以后随着小颗粒土的流失,土壤的孔隙加大,较大颗粒也会被带走,逐渐向内部发展,形成集中的渗流通道。

(2)流土。在渗流作用下,土体成块被掀起浮动的现象称为流土。流土可以发生在黏性土体,也可以发生在非黏性土体。在非黏性土体中,流土表现为成群土粒的浮起现象,如砂沸现象;在黏性土中,流土则表现为成块土的隆起、剥蚀、浮动和断裂。

(3)接触冲刷。当渗流沿两种不同土壤的接触面流动时,把其中细颗粒带走的现象,称为接触冲刷。接触冲刷可能使临近接触面的不同土层混合起来。

(4)接触管涌和接触流土。渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面时,例如在黏土心墙(或斜墙)与坝壳砂砾料之间,坝体或坝基与排水设施之间,以及坝基内不同土层之间的渗流,可能把其中一层的细颗粒带到另一层的粗颗粒中去,称为接触管涌。当其中一层为黏性土,由于含水量增大凝聚力降低而成块移动,甚至形成剥蚀时,称为接触流土。

(5)散浸。散浸是土质堤坝常见的一种险情。表现为堤坝背水面土体潮湿、变软,并有少量的水渗出,散浸又叫“堤出汗”。如不及时处理,就会发生内脱坡、管漏等险情。

渗透变形一般首先在小范围内发生,逐步发展至大范围,最终可能导致坝体沉降、坝坡塌陷或形成集中的渗流通道等,危及坝的安全。