土的渗透稳定与渗流控制要点

第一章 土的渗透性质
第一节 概述
一、土中渗透的基本定律 二、无粘性土渗透系数的确定 三、粘性土的渗透特性
液体和气体在孔隙介质中的流动叫渗透。

土的渗透性是指水在土的孔隙中的流动过程及其性质；常以渗透系数来表示。

因为土的渗透性与土的强度、变形有密切联系，由有效应力将三者联系在一起，形成一个体系。

同时渗透系数反映土的颗粒组成、结构、紧密程度、孔隙大小等因素的综合指标，在土木工程的各个领域里的许多课题中都会用到。

所以渗透性质的研究是土力学及渗流力学中极其重要的一环。

第二节 土中渗透的基本定律
一、土中渗透的基本定律
1、达西定律
vA L
H H kA
Q ki
v =-==2
1 2、平均流速与实际流速(达西定律)
实际平均〈v n
v
nA Q A Q A Q v v n =====
式中 v 平均——平均流速； v 实际——实际流速； Q ——渗水量；
A ——单位时间通过的面积；
A n ——单位时间通过的土粒孔隙的面积； n ——土体的孔隙率； 3、适用范围
呈线性阻力关系的层流运动。

临界雷诺数Re<10；
渗流速度<0.5～0.7cm/s 。

4、符合达西定律时的水力比降i 和有效粒径d 10。

i ≤800、100、12、0.8、0.1
d 10=0.05、0.1 、0.2 、0.5、 1.0mm 二、结论
达西定律揭示了流体的本构关系； 渗流的实际流速远远大于平均流速； 达西定律是有适用范围的。

第三节 无粘性土渗透系数的确定
一、试验方法
试验方法 室内 常水头（粗粒土）砂质土
变水头（细粒土）粘性土和粉质土 现场 抽水（重要建筑物）
注水（重要、次要建筑物） 二、两种计算方法
1、两种半经验半理论的计算方法 1）水力半径理论—柯森—卡门
2
231
)1(s
n n v g A k -= K ——渗透系数；
A ——毛细管截面形状及渗透长度修正系数； ν——流体的运动粘滞系数； g ——重力加速度； n ——孔隙率； s ——比表面积；单位固体体积
湿润孔隙的表面积
=
s
2）孔隙平均直径法 a: 均匀土的平均直径 D0=(0.2～0.3)d b: 不均匀土的平均直径
Ⅰ 加权
Ⅱ b a d d d =2 20d d a = 10d d b =
一般采用d 2=d 20
对不均匀土20
1038.0d D n n
-= c ：无粘性土孔隙平均直径的试验确定 20063.0nd D = 水利水电科研院 d: 孔隙平均直径计算k 值 k 10=AD 02
e: 无粘性土的k 值——水科院
2
2030031.0d n k r
g = C T 10= s cm /013.02=γ 203234d n k = d 20——等效粒径
2、常见的几种确定渗透系数的半经验半理论公式
a: 哈增公式 k=cd 102 c=100～500 b: 柯森公式 2
)1(182
3780∂-=d k n n i
i n
i i i d g d g d ∆+
∆=∑=∂231
2 c: 扎乌叶布列公式
2
17
)1(1823
d c k n n
-
= （c=134～350） d: 康德拉且公式
25018)(105D n k η= n
D Dn
-=
100η e: 水科院
2
20310234d n k =
第四节 粘性土的渗透特性
一、压实含水量对粘性土渗透性的影响
1、偏干时，以凝聚结构为主，杂乱排列，孔隙连通性好，k 值大。

2、偏湿时，分散结构，定向排列，孔隙通道尺寸小，k 值小。

二、压实干密度对粘性土渗透系性的影响。

压实试验表明，压实含水量相同而干密度不同的土样，其所消耗的压实功是不一样的。

由于结构的不同，使无粘性土的孔隙率对渗透系数的影响程度可达两个数量级以上。

无粘性土，表明压实土的结构性远强于无粘性土，致使确定无粘性土渗透系数的数学模型不适用于粘性土。

三、结论
影响压实粘性土渗透性的重要因素是压实含水量和压实功能以及由此而引起的土的不同结构形态。

含水量对渗透系数的影响要比干密度对渗透系数的影响大。

第二章 无粘性土颗粒组成的类型与基本性质
第一节 概述
一、 无粘性土的描述：无粘性土包括各类砂及砂砾石，是土石坝的主要建筑
材料，而且是水工建筑物中常遇到的地基土。

二、 对于无粘性土它的颗粒组成范围广，对砂砾石本身是砂和砾石的混合物
也就决定了其性质可能是砂也可能是砾石。

三、 土的物理力学性质主要决定于颗粒组成特性，在渗透和渗透稳定性方面
于颗粒组成的关系更为密切，对渗透稳定的研究实质就是对颗粒组成特性的研究。

四、 提出了渗透性，抗渗强度与孔隙率的大小有密切关系在相同相对密实度
下均匀土的孔隙率大，干密度小；不均匀土的孔隙率小干密度大。

五、 由颗粒组成能反应无粘性土的基本性质，法勒和桑普松提出理想级配公
式：
%10045
.0⨯⎪
⎭
⎫
⎝⎛=D d P
式中 p ——小于粒径d 的含量百分数； D ——最大粒径，mm 。

认为符合这个式子的无粘性土具有最小孔隙率及高力学指标。

六、 密实性与细料含量及不均匀系数的关系
w
d
Gs n ρρ-
=1 式中 n ——孔隙率；
Gs ——土的比重；
ρw ——水的密度,g/cm 3； ρd ——干密度,g/cm 3；
第二节 无粘性土颗粒组成类型与分类
一、颗粒组成
颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据，通常以各粒径含量的累积曲线，或分布曲线表示。

均匀土：分布曲线上是单峰形式，各粒径都有一定的含量，峰值粒径含
量占绝对优势，其破坏形式主要是流土破坏。

无粘性土
单峰形：峰值远离中值，呈左偏峰，出现双峰时右峰较低，两
峰连续，谷点里粒径至少占4%至5%，曲线无明显平缓段，集中在某段，无峰值。

不均匀土：级配连续和级配不连续
双峰形：双峰间有间断，有的相连接，但最低点粒径含量小
于或等于3%，累积曲线呈椅子形，出现台阶。

二、均匀土的区分原则和方法
均匀土特点：级配不良，压实性差，孔隙率大，稳定性差。

太沙基指出5,1.0<<Cu mm d 的砂最不稳定。

对于均匀土的确定尚不统一,下列有几种方法标准： 1.5<Cu 的土叫均匀土 2.10<Cu 的土叫均匀土
3.10~5=Cu 之间的叫均匀土 三、结论
把不均匀土进步分非级配连续和级配不连续的两种。

第三节 不均匀土颗粒级配曲线形状与基本性质
一、级配不连续的土的基本性质
1、颗粒组成特征
这类土的粒径大于5㎜的砾卵石，细料为砂土类粒径普遍小于1.0㎜在颗分曲线上有双峰值，谷底粒径含量小于3%。

2、土孔隙体积、粗料的骨架作用与细料含量的关系
细料含量：指谷底粒径（0.5～5mm ）小于谷底粒径累积百分含量值。

细料含量少时，不足以充满粗料孔隙，也就不破坏粗料的骨架作用，其性质仍取决于粗料。

但随细料的含量的增加，混合料密度增加，孔隙相应减小，到细料超出一定含量时，混合料性质就取决于细料。

最优级配的细料含量P=25%到30%。

3、混合料中开始参与骨架作用的细料含量 理想状态下的计算式：()2
222
1
1
1n n n P d s d ⨯+⨯-⨯=
ρρρ
其中()1111s d n ρρ⨯-=；
在理想状态下：2
1n n
n =
；并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=；得出细料含量与孔隙率的关系n
n
n P --=
12。

为使P 含量与实际相符，就要考虑粗料孔隙体积被撑开的影响，由实验分
析知2n 随n 增大而增大，且223n n =∆；我们取粗料孔隙率为0.3，则2233.0n n +=
∴ n
n
n P --+=133.02
但在实际中，混合料中细料是多少要撑开粗料孔隙的，所以理论计算的P 要小于实际中的。

实际值小于它时表明细料没填满粗料孔隙；
实际值大于它时细料填满粗料孔隙且与粗料共同组成骨架； 当实际值等于它时认为混合料有最优级配料。

4、渗透系数与细料含量的关系；
P 〈30%时填不满孔隙，对渗透系数起控制作用的是粗料。

P 〉30%时孔隙与细料产生关系。

P 〉70%时粗料只起填充作用，对渗透系数的影响减少直到消失。

二、级配连续土的基本性质
1、级配连续土的性质： C u >10 1<C c <3
2、确定粗细料的区分粒径的标准进行探讨：
1)d=1～2㎜为区分粒径（主要用于区分土的渗透稳定性）； 2)d=5㎜为区分粒径（用于区分和研究土的压实性）； 3) 7010d d d =粗料被细料撑开为准则，p op =30%～35%。

三、结论
将细料含量进一步引伸到级配连续中来，关键变成：确定细料含量的粒径值。

第四节 无粘性土的颗粒组成与密度
一、孔隙率，颗粒组成及密度的关系
w
s d
G n ρρ-
=1 式中 n 0——单一粒径均匀土的孔隙率，紧密时0.3疏松时0.46； n ——孔隙率；
Gs ——土的比重；
ρw ——水的密度,g/cm 3； ρd ——干密度,g/cm 3； 二、结论
8
u
C n n =
已知土的不均匀系数，并明确了土体需要达到的相对密度，即可选用相应懂得n 0值，然后根据上式估算土体的孔隙率。

在缺乏土的干密度试验资料的情况下，计算土的渗透系数或孔隙平均直径时，就可用上式计算孔隙率。

第五节 特征粒径和特性参数
一、特征粒径
有效粒径d 10； 等效粒径d 20；
分界粒径d 30，土中小于或等于d 30的部分为填料，大于d 30的部分为土的骨架； 哈增粒径d 60；
控制粒径d 70,不均匀土中粗料开始起控制作用的粒径； 太沙基控制粒径d 85； 二、特征粒径与特性参数
1、不均匀系数C u
10
60
d d C u =
是反映土的组成离散程度的参数，C u 值越大，土越不均匀。

但不能反映颗粒级配曲线的形状、类型及细料含量的多少。

2、曲率系数C c
60
10230
d d d C c =
表明颗粒级配曲线的类型及细料含量。

C c 〈1.0，级配不连续，且细料含量大于30%。

C c 〈5.0，级配不连续，且细料含量小于30%。

1〈C c 〈5，级配连续土，内部结构稳定。

3、细料含量P
表示不均匀土中粗颗粒的孔隙被细颗粒填充程度的指标。

一般以细料占总重量的30%作为评价细料填满粗料孔隙体积的界限指标。

第三章无粘性土的渗透稳定特性及抗渗强度
第一节概述
无粘性土是各类砂及砂砾 (卵) 石混合料的统称，颗粒组成变化范围很广，不仅是土石坝的主要筑坝材料，而且是常遇到的地基土，无论是作为筑坝材料或是大坝地基，在渗流作用下都需考虑破坏问题，许多水工建筑物的破坏和失事都是由于渗透破坏而造成，故渗透破坏为工程界广泛所重视。

土的渗透稳定性就是反映土的各类渗透破坏性质的总称。

土的抗渗强度是土体抵抗渗透破坏的能力，
即：单位土体能承受的极限渗透力：i ×r
w ，土的抗渗强度一般用 J
n
来表示。

无粘性土的渗透稳定特性及抗渗强度实质是从渗流的角度和颗粒特性出发来研究颗粒间的相互制约程度，从而认识其破坏机理。

第二节无粘性土的渗透破坏形式及判别方法
一、无粘性土的渗透破坏形式：
水工建筑物与地基的渗透破坏，在后期多表现为集中渗流对土体的冲刷，以往统称为管涌，但是由于渗透破坏的机理不同，于是土体能够承受的渗透力以及形成集中渗流管道直到最终破坏所需要的时间都不相同，有的建筑物很快失事，有的则需要较长时间。

从渗透破坏机理的角度将破坏形式分为：流土，管涌，接触流失和接触冲刷四类。

1、流土：局部土体的集体流失，发生在渗流出口无任何保护的情况下
2、管涌：细颗粒被集体带出，多发生在砂砾石土层中，根据发展形态的不同分为：
①发展型：细颗粒连续不断的带出，土体不能承受更大的水头，甚至出现土体所承受的水头有所下降的情况
②非发展型：出现管涌现象不久，细颗粒停止流失，当继续增大水头，管涌继续出现，土体承受的水力比降增大，土体最后以流土的形式破坏。

（实际是过渡型）
3、接触流失：发生在垂直方向上，粗、细颗粒的接触层面间，包括接触管涌和接触流失
4、接触冲刷：发生在水平方向上
以上四种破坏形式中，前两种发生在单一土层中，后两种发生在成层土中。

单一土层的渗透破坏形式又可细分为：流土、管涌、过渡型三种。

对于过渡型，当土体处于密实状态可能呈流土型，疏松状态呈管涌型。

二、渗透破坏形式的判别方法：
主要有三种：
1、单一因素法：
1）依斯托美娜的不均匀系数法：
a. Cu<10: 流土型，允许抗渗比降 [i] =0.4
b. 10<Cu<20：过渡型，[i] =0.2,不适用(没有区分连续和不连续,也没有考
虑细料含量，过于笼统)
c. Cu>20：管涌型，[i] =0.1 ,不适用(理由同上)
2） 普拉维登的细料粒径对比法：（适用于级配连续土） a. D 0/d ≤1.3 非管涌土 b. D 0/d ﹥1.3 管涌土
其中：D 0为孔隙平均粒径,主要取决于细料直径，d 取为d 3。

D 0由下式计算：
n k Cu D d n n
Cu
D /)15.01(026.00171535.00+=-=
当满足判别式：
n
n
C d d C n n C d d u u u -≥-+≥14.01)05.01(34.061736
173时，为流土，否则就为管涌。

2、双因素法：
康德拉且夫同时考虑了曲线形状和混合料中粗料的孔隙率两种因素，以混合料中粗料的孔隙率n ck 与粗料单独存在时的孔隙率n 2相比较，给出判别渗透破坏形式的准则：
1） n ck > n 2时，粗料处于互不接触的状态，破坏形式为流土，由分析结果认为 n 2〉50%
2）n ck < n 2时，为管涌
a. D 0>(d70)z 时，为整体管涌：细颗粒不断被渗流带出土体
b. D 0<(d70)z 时，为局部管涌，即：过渡型
该方法的缺点在于：将级配连续土全归于过渡型。

3、 综合分析方法：
将无粘性土先根据颗粒组成特征分成几种类型，分别提出相应得判别标准，这样使得分析方法更加简单，分析结果更为可靠。

不均匀土，又分为级配连续和级配不连续土。

1） 均匀土：破坏形式为流土 2） 不均匀土：
① 级配不连续土的渗透破坏特性： a. 破坏形式取决于细料含量
细料全部充满粗料孔隙：破坏形式为流土
细料未充满粗料孔隙：破坏形式为管涌或过渡型 b. 以最优细料含量P op 作为判别渗透破坏形式的标准
P op =（0.3+3n 2-n ）/（1-n ）
谷底粒径含量P<0.9P op ，管涌（P<25%,从工程实际出发）
P>1.1P op ，流土（P>35%）
P=0.9～1.1P op ，过渡型（P=25%～35%）
② 级配连续土的渗透破坏特性： a. 分界粒径：（最优细料含量法）
P<0.9P op ,管涌，P<25% P>1.1P op ，流土，P>35%
P=0.9～1.1P op ,过渡型, P=25%～35%
b. 孔隙平均直径法： D o =0.63nd 20 D o > d 3 ， 管涌
D o < d 3 ， 流土 D o = d 3～d 5 ，过渡型
③ 天然无粘性土渗透破坏形式的综合判别法：水利水电科学研究院法，
从均匀土和非均匀土来划分。

第三节 无粘性土的抗渗强度
一、流土型：
1、太沙基公式：i Bn =(G s -1)(1-n) ，比实际值约小15%～20%
2、扎马林公式：i Bn =(G s -1)(1-n)+0.5n
二、管涌型：
1、依斯托美娜：2
0)(
5.4av
B cn d d i = d B ——允许的可移动的细颗粒粒径
0av
d ——土体孔隙平均直径，可有文献[1] )()(50
0u av
C f d d =的关系确定。

2、康德拉且夫方法： ①紊流：]
)5.25.1(1[10B s cr d D
G i -+-=
②层流：2
0)
(43.011
B
s cr d D G i +-=
三、水科院确定无粘性土抗渗比降的方法：
1、 连续级配管涌型土的抗渗比降： i cr =2.2(1-n)2(G s -1)d 5/d 20
2、级配不连续土的抗渗比降：
可引用以上公式或者通过试验确定
3、根据渗透系数K 确定抗渗比降：
根据图1-1和J-K 关系曲线确定。

P58。

4、无粘性土抗渗比降的变化范围及其允许值：
值用于1～2级建筑物
J允许=[J]= J破坏/安全系数
在上表中，确定J允许时：
考虑流土是整体破坏，故采用2为安全系数
管涌破坏时的安全系数采用1.5左右即可。

四、结论
本章的实质是从渗流的角度和它的颗粒特性来研究颗粒间的相互制约程度，破坏机理，最终得到抗渗比降，从而得到允许比降，为设计者分析建筑物的渗透稳定性并进行渗流理论提供理论基础和方法。

第四章粘性土的抗渗强度
第一节概述
一、粘性土（一般为粘土、南方红粘土、分散土）特点
特点：W
L >26%，I
P
>4～7，粘粒含量>10%(d<0.005mm)，C≠0，中等密实状态，
K<1×10-4cm/s，因此可作为防渗材料。

二、粘性土的渗透稳定特性
粘性土的渗透稳定特性取决于粘土的矿物成分、交换阳离子的成分和含量，孔隙液体含盐量及成分等物理化学因素。

三、粘性土分类
1、南方红粘土：残积土为主，亲水性差，W
L
>40%，高岭石为主，抗渗强度
高。

2、北方一般粘土：沉积为主，具有湿化崩解性，高岭石、伊理石为主。

3、分散性土：纳蒙脱石为主，遇纯净水迅速崩解水化成原级配，抗冲蚀能
力差，PH>8.5。

4、黄土。

第二节分散性粘性土的基本性质、鉴别方法及抗渗强度
一、分散性土的基本性质
分散性粘性土是一种在纯净水中团粒能够大部或全部自行分散成原级颗粒的土。

1、其他物理化学性质及矿物成份
1) 塑性不高（中塑性）、粘土及粘质粘土，粘粒含量>30%时也如此。

2）矿物成份：Na+蒙脱石（钙蒙脱石不易分散）
二、分散性土的鉴别方法：
1、针孔试验——是通过土的抗冲蚀能力鉴别分散性的一种方法
1）使渗流很快通过土体观察各级水力比降下针孔冲蚀的情况。

φ=1.0mm 的针孔，在多各级比降下观察针孔的冲蚀情况：L=100cm，D=3.5～4.0cm，试样长3.8cm，预埋1.3cm的锥体，第一次水头5cm，实际比降为2.0，在5～10min，①出水浑浊且渗透流速逐渐增大，冲蚀后φ》3.0mm,则为分散性土。

②出水不浑浊且渗透流速稳定，i提高到40，渗流速度没有多大变化，具有高抗蚀能力，则为分散性土。

注：D—分散，ND—非分散。

2）注意的问题：
试样制备：含水量应在塑限为w
op±2%,干密度应大于饱和含水量为液限
时的干密度
针孔的扩大情况：分散性土针孔是由下游向上游呈均匀的扩大，如果发
现仅仅是出口扩大,或出口远大进口表明是由于出口的渗透破坏引起的针孔扩大，此时应放小出口砾石的粒径，进一步观察针孔的冲蚀情况
2、双比重计试验——即两次比重计试验 1)方法 ①常规
②不加分散剂，不煮沸，不搅拌只是将土样用蒸馏水浸泡，抽气10分
钟，抽走孔隙中的气体，倒人量筒，摇晃均匀后用比重计测定粘粒含量。

比较两次测定的粘粒含量得土的分散度D 。

2）标准：D<30% 非分散性土,
D=30%～50% 过渡型,
D>50% 分散性土
3）注意的问题：
① 试验土样要用天然含水量或半风干状态的土,不能用烘干土 ② 不加分散剂的试样不能浸泡时间过长,以免部分团粒自行分散,
使非分散性土误定名为分散性土。

3、孔隙水溶液试验 —— 是通过孔隙水溶液中钠离子含量的多少鉴别土的分散性
1）方法：将土用蒸馏水拌合成液限的稠度,再用真空法将孔隙水汲出,
测定孔隙水中四种金属阳离子(钠、镁、钾和钙)的总量。

以毫摩尔每升计(mmol/L)
%10022⨯+++=+
++++
Mg
K Ca Na Na T DS
2） 标准：T DS >60% 分散性土 40%<T DS <60% 分散性土
T DS <40% 非分散性土
4、土块试验：土块投入盛有蒸馏水的量杯中，浸放5～10min 后观察粒团中胶粒的分散状
1）试样制备：将保持自然含水量的土块,或室内针孔试验后的土样制成
1cm 3
左右的土块
2）标准：非分散性土 —土块水解后在量杯底部以细颗粒状平堆，水色
是清的，或者稍浑后很快又变清。

过渡型—土块水解后四周有微量浑浊水，但扩散范围很小 分散性土 —土块水解后浑浊水很快扩散到整个量杯底部，水
呈雾状，经久不清
三、分散性土的抗渗强 1、影响因素：
1）水的纯净程度
%
100005.0005.0⨯<<=
颗粒含量
加分散剂时颗粒含量
不加分散剂时mm mm D
2）金属阳离子的成分 3）有无裂缝
4）渗流出口临空面的大小等因素 2、提高分散性土抗渗强度的方法：
1）渗水中含有一定量的二价钙离子，
2）或土中掺入3%～5%的石灰， 均可降低土的分散性，甚至变成非分散性土，抗渗强度变成非分散性土的强度。

3）在渗流出口用细反滤作保护，同样可以具有较高的抗渗强度。

由上可知，分散性土不宜于作均质坝。

用作心墙防渗材料时在与岩石和岸坡接触带多掺入3%～5％的石灰外，并且整个下游面用渗透性相当于中细砂的材料作反滤层可保证防渗体具有足够的抗渗强度
第三节 非分散性土正常条件下的抗渗强度
** 非分散性土和分散性土的区别就是遇到纯净的水后粒团是否分散 ** 正常条件是指土体的整体性未被裂缝破坏的情况
** 粘性土的主要特征是具有较大的内聚力，细颗粒都呈粒团存在。

工程性质主
要决定于粒团遇水后的稳固程度 一、粘性土渗透破坏的机理
1、基本因素 性质
密度、 水流方向
渗流出口无保护的临空面的大小
2、达维登柯夫给出了粘性土渗透破坏时抗渗强度的本构关系
α'±=cos 60r D C J r n w
w
w n r r D r C J '
±=
06 式中n w J r ——抗渗强度；
C ——与土性有关的抗拉内聚力；
D ——反映渗流出口土表面无保护临空面大小的参数，以孔隙直径表
示，单位cm ； r '——土体浮容重。

α——土体表面与水平面的夹角，正号表示适用于渗流向上，负号表
示渗流向下的情况
3、注意
其实质说明抗拉内聚力C 不是常数，它不仅决定于土的密度和含水量，同时决定于粒团遇水后的稳固程度(即水化能力)，特别是实际达到的水化程度，而水化能力的高低要看粘土矿物成分而定，实际能以达到的水化程度取决于渗流出口无保护面积的大小以及是否被水所淹没两种因素，它随着土表面水化程度的增
加而减小
4、粘性土渗透破坏的三个原因 1）单纯在渗透水流下作用的破坏
2）渗流出口土体表面的水化崩解造成的破坏
3）渗透力和土体水化崩解同时作用的破坏 二、粘性土的抗渗强度
1、抗渗强度与土密度间的关系
由单纯研究抗渗强度与干密度之间关系的试验资料表明：土的抗渗比降与密度呈以下双曲线函数关系．
n
n
d bJ a J +=
ρ
在半对数坐标中则呈直线关系，式中a 、b ，是系数，决定于土的基本性质 2、抗渗强度与土性的关系 反映土性的指标：液限干密度dL ρ
因为处于液限状态时各种土性的抗拉内聚力C 都很小，理论上其值应当接
近于零, 由w
w n r r D r C J '
±=06，不同土性的土料具有基本相同的抗渗强度
所以用液限状态时的抗渗强度作为基本抗渗强(dL ρ相当于一个常数
n n dL d J b a J 11+=
ρρ和 n n
d bJ a J +=ρ 相当于一种倍数关系)，用s d G n )1(-=ρ，s L dL G n )1(-=ρ代入上式
n
n
dL d J b a J 11+=
ρρn
n L J b a J n n 11)1()
1(+=
--从而导出以孔隙率表示的抗渗比降。

经整理上式得
)
1(79.0)1()
1(15()1()1()1(11n n n n b n n a J L L n ----=
----=
纯变形过程）式中,151=a 79.01=b 是试验常数
3、出口无保护临空面的孔径与抗渗强度的关系
临空面孔径的增大，抗渗强度逐渐降低
通过对试验资料的整理得出抗渗强度与临空面孔径呈双曲余切函数的关
系，回归分析结果为2
09.01331
D J n +=
4、粘性土的抗渗强度 由
L n n )1()
1(=
--n n L J b a J n n 11)1()1(+=--（1）（是线性关系） 由（1）把个不同土，不同临空面孔径的试验数据绘成图如图（4-9）（注意横纵坐标）,在由2
09.01331
D J n +=
把图（4-9）的横纵坐标变为()()
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛++--n n L J D J D n n 202009.01,,09.01)1)1(则图（4-9）中各直线就在一直线上 在回归分析可得[])09.01()1(79.0)1()
1(242
0D n n n J L +----=
)
09.01)(79.021.0()
1(242
0D n n n L ++--=
综合大量试验资料，对粘性土的抗渗强度可采用下列一般表达式：
[])
1()1(79.0)1()
1(242
0cD n n n J L n +----=
式中，c 值是反映土体的水化能力及水化程度的系数，其值变化于0．06～0．15之间，大值适合于粘土矿物以蒙脱石为主的粘性土，小值适合于南方红粘土。

第四节 裂缝土的抗渗强度
** 土质防渗体裂缝后抗渗强度大幅度降低，同时在渗流作用下有以下特征：
1)在小的水力比降下裂缝会自行愈合，而且在缓慢蓄水过程中愈合部分可以得到渗透压密，抗渗强度会有一定提高。

2)裂缝愈合能力取决于三种固素，①是土的水化崩解能力，即粘土矿物成分，②是开始作用的水力比降，③是出口反滤层的粗细。

水化能力强，开始的水力比降小，出口反滤层细，裂缝愈合性能好，否则愈合性能差。

3)如果渗流出口有合适的反滤层作保护，即使在大的水力比降作用下，裂缝也不会受冲蚀，因而能够自行愈合． 一、土体裂缝后的自愈能力
1）土体的自愈能力遇水后才有明显表现，干燥状态的土，裂缝是不会自愈 2）开始作用的水头小，裂缝自愈性能好，大水头时，具有反滤层保护。

但自愈后的抗渗性要差于小水头作用下的情况。

3）南方红粘土的湿化崩解能力弱，裂缝自愈能力差，但仍能有较高的抗渗强度。

二、裂缝土的抗渗强度
1、主要决定于
土性、
裂缝是否自愈 反滤层的粗细
红粘土>一般粘土>蒙脱石为主的粘土 2、同种类型的土的i cr
裂缝未愈合<愈台后无合适反滤层保护的土<反滤层较细时仍具有较高的抗渗强度 <未发生裂缝的情况
3、在相同的反滤层保护下
分散性高的土其抗渗强度低于分散性低的土
第五节 粘性土的允许抗渗比降
** 目前工程实际中所采用的允许平均水力比降值比试验室的结果小很多，原因是，认识还不深透；另外防渗体是保证土石坝安全的首要结构，一旦失事，将会带来灾难性的后果；室内试验的控制条件不统一，因此持更慎重的态度 一、正常情况下组成粘性土允许抗渗比降安全系数的因素
土的施工含水量低于设计含水量； 施工干密度对抗渗强度的影响： 土体饱和度对抗渗强度的影响； 反滤层铺设条件的影响程度；
工程实际中的出逸水力比降大于工程常用的平均水力比降的问题 1、施工含水量的影响
施工含水量偏高——变化不明显，
低于最优含水量——抗渗强度明显地降低 由试验得
76.0151
115
1==
μ（如图4-14） 2、土体干密度的影响（按规范规定，大坝实际填筑的干密度，只要90%以上的试样达到没计干密度，即认为满足设计要求）
由试验得
53.0400
210
2==
μ 3.土体饱和度的影响（自然状态下形成的渗流场，土体饱和度主要在=r S 85％～90%范围内）
由试验得
69.0305
210
3==
μ 4．渗流出口反滤层保护条件的室内外差别。