土力学土的渗透性与渗透问题
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的动力粘滞系数，可查表
土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体 含量愈多，土的渗透性愈小。
三、成层土的渗透系数
q1x k1 k2 k3 H1 H2 H H3
1.水平渗透系数
通过整个土层的总渗流量qx 应为各土层渗流量之总和
q x q1x q 2 x q nx qix
土石坝坝基坝身渗流破坏实例
1998年8月7日13:10 发生管涌险情，很快 形成宽62m的溃口
原因
堤基管涌
焦点词汇：豆腐渣工程
九江大堤决口
土石坝坝基坝身渗流破坏实例 位于青海省，高71 米，长265米，建
于1989年。
1993年8月7日突然 发生溃坝，是现代
碾压堆石坝垮坝的 先例。
溃坝原因： 面板止水失效，下游坝体排水不畅， 造成坝坡失稳
一、渗透力和临界水力坡降
沿水流方向放置两个测压 管，测压管水面高差h 土样 土粒对水流 面积 的阻力应为
F w hA
1.渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力
h
1 h1 2 h2
L
水流流经这段土体，受 到土颗粒的阻力，阻力 引起的水头损失为h
根据牛顿第三定律，试样的 总渗流力J和土粒对水流的阻 力F大小相等，方向相反
Teton坝
11:30 洞口继续向上扩大， 泥水冲蚀了坝基， 主洞的上方又出现 一渗水洞。流出的 泥水开始冲击坝趾 处的设施。
有关的工程问题
Teton坝
11：50左右 洞口扩大加速， 泥水对坝基的冲 蚀更加剧烈。
有关的工程问题
Teton坝
11:57 坝坡坍塌， 泥水狂泻而下
有关的工程问题
Teton坝
h1=160cm，h2=52cm，△t=900s 试样在30℃时的渗透系数
k 30 2.3 h aL 0.1256 4 160 lg 1 2.3 lg 2.09 105 cm/s At 2 t1 h2 30 900 52
选讲例题1
§3
渗透力与渗透变形
dV=kiAdt=kAh/Ldt
aL h1 k＝2.3 lg At2 t1 h2 管内减少水量＝流经试样水量 分离变量 aL h1 －adh=kAh/Ldt 积分 k＝ ln At2 t1 h2
二、影响渗透系数的因数
1.土粒大小与级配
细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量 愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。
地质：滑坡堆积体80%以上是砂性土 险情：堵塞易贡藏布江成堰塞湖，湖水面积22km2，湖
长17km，水位以每天0.5-0.6m的速度上涨，湖水无下 泄通道，预计6月底湖水将上涨至堆积体顶，拦存湖水 将达40亿-60亿m3
西藏易贡巨型滑坡
降雨入渗引起的滑坡
西藏易贡巨型高速滑坡
降雨入渗引起的滑坡
J F w hA
渗流作用于单位土体的力
j
hA J w i w AL AL
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大 小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土体稳定性有显著的影响
渗透力方向与 重力一致，促 使土体压密、 强度提高，有 利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使 土粒产生向下游移动的 趋势，对稳定不利
概况： 土坝，高90m，长1000m，建于 1972-75年，1976年6月失事
原因： 渗透破坏－水力劈裂
有关的工程问题
Teton坝
1976年6月5 日上午10:30 左右，下游坝 面有水渗出并 带出泥土。
有关的工程问题
Teton坝
11：00左右 洞口不断扩 大并向坝顶 靠近，泥水 流量增加
有关的工程问题
水平渗透系数ixnxixih整个土层与层面平行的等效渗透系数平均渗透系数根据水流连续定理通过整个土层的渗流量等于通过各土层的渗流量ny垂直渗透系数总水头损失等于各层水头损失之和整个土层与层面垂直的等效渗透系数设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm厚度为4cm渗透仪细玻璃管的内径为04cm试验开始时的水位差为160cm经时段15分钟后观察得水位差为52cm试验时的水温为30试求试样的渗透系数解答已知试样截面积a30cm渗径长度l4cm细玻璃管的内截面积cm125652cmt900s试样在30时的渗透系数cms100952160lg90030一渗透力和临界水力坡降1
根据水流连续定理，通过整个土层 的渗流量等于通过各土层的渗流量
qy q1y q2 y qny
各土层的相应的水力坡降为i1、 i2、…、in，总的水力坡降为i
k y iA k1i1 A k 2i2 A k n in A
总水头损失等于各层 水头损失之和
Hi H1i1 H 2i2 H ni n
三、例题分析
【例】某土坝地基土的比重Gs=2.68，孔隙比e=0.82，下
游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，若取安全系数Fs为 2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏
【解答】
临界水力坡降
允许水力坡降
icr
[i ]
Gs 1 2.68 1 0.92 1 e 1 0.82
30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为 0.4cm，试验开始时的水位差为160cm，经时段15分 钟后，观察得水位差为52cm，试验时的水温为30℃， 试求试样的渗透系数
【解答】 已知试样截面积A=30cm，渗径长度L=4cm，细玻璃管的内截面积
d 2 3.14 0.42 a 0.1256 cm 2 4 4
沟后面板砂砾石坝
基坑渗流破坏
广州京广广场基坑塌方
基坑渗流破坏
珠海祖国广场基坑失事
降雨入渗引起的滑坡
时间：2000年4月9日约20时 规模：滑坡体自相对高差近3330m的雪峰阳坡滑下，历
时约10分钟，滑程8km。堆积体长、宽各约2500m，平 均厚60m，最厚100m，体积约2.8亿-3.0亿m3。
在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数 Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。设计时，为保证建筑物的安 全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内
icr i [i ] Fs
二、渗透变形
渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动， 导致土体变形—————渗透变形问题（流土，管涌） 1.流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土 粒群同时发生移动的现象
流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开 挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、 淤泥等较易发生流土破坏
2.管涌——在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒 的孔隙，发生移动并被带出的现象
土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成 能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失 稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏
西藏易贡巨型高速滑坡
降雨入渗引起的滑坡
湖水每天上涨50cm！
易贡巨型滑坡现场
降雨入渗引起的滑坡
预案一：加强监测，上、下游移民工作，库 满自溢漫顶溃口
预案二：在堆积体最低处开渠引流，水库溢 流漫顶溃口。 预案三：在右岸山体垭口开溢洪道，改造堆 积体成坝，堰塞湖成库 最终采用预案二
易贡滑坡处理预案
2.土的密实度
同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度 增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。
3.水的动力粘滞系数
动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘 滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。
k 20 kT T 20
4.土中封闭气体含量
T、20分别为T℃和20℃时水
a
b
c
渗流力与重力方向相 反，当渗透力大于土 体的有效重度，土粒 将被水流冲出
2.临界水力坡降———使土体开始发生渗透变形的水力坡降 J 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何 力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降即为 wicr
icr
' w
或
Gs 1 sat w icr 1 e w
达西定律
讨论：
砂土的渗透速度与水 力梯度呈线性关系
v ki
v v=ki O
密实的粘土，需要克 服结合水的粘滞阻力 后才能发生渗透;同 时渗透系数与水力坡 降的规律还偏离达西 定律而呈非线性关系
砂土
v
i 虚直线简化
v k i ib
0
起始水 力坡降 ib
达西定律适用于层 流，不适用于紊流
管涌破坏
当水头差足够大时， 侵蚀将加速并掏挖 堤防基础。形成通 道后极易引起溃决
§1
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
渗透试验播放
一、达西定律
结论：
水在土中的渗透速度与试 样的水力梯度成正比 达西定律 v=ki
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
二、达西定律适用范围与起始水力坡降
溃口原因：堤基管涌
有关的工程问题
堤基管涌
杂填土 粘性土 渗水 管 砂 涌 环 口
砂性土
长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图
管涌：在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒， 通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。
有关的工程问题
砂性土堤基管涌破坏示意图
管涌
砂环
当管涌发生时， 渗流将导致向源 侵蚀，使堤防基 础下部出现渗流 通道
12：00过后 坍塌口加宽
有关的工程问题
Teton坝
洪水扫过下游 谷底，附近所 有设施被彻底 摧毁
有关的工程问题
Teton坝
失事现场目 前的状况
有关的工程问题
九江大堤决口
又过20分钟，防 水墙后的土堤突 1998年8月7日 然塌陷出 1个洞， 13:10发生管涌 5 m宽的堤顶随 险情， 20分钟后， 即全部塌陷，并 在堤外迎水面找 很快形成一宽约 到2处进水口 62m的溃口。
二
土的渗透性与渗透问题
1达西定律 2渗透系数及其确定方法 3渗透力与渗透变形 4渗流工程问题与处理措施
土的渗透问题概述
上游
浸润线
下游
土坝蓄水后水透 过坝身流向下游
流线
等势线 隧道开挖时，地下 水向隧道内流动
在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透
H
有关的工程问题
Teton坝
损失： 直接8000万美元，起 诉5500起，2.5亿美元， 死14人，受灾2.5万人， 60万亩土地，32公里 铁路
3.流土与管涌的判别——渗透变形的形式与土的类别、颗粒级配 以及水力条件等因素有关
粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，一般不出现管涌而 只发生流土破坏；一般认为不均匀系数Cu>10的匀粒砂土，在 一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏 对Cu>10的砂和砾石、卵石，分两种情况: 1.当孔隙中细粒含量较少（小于30%）时，由于阻力较小，只 要较小的水力坡降，就易发生管涌 2.如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含 量约为30%－35%），此时的阻力最大，一般不出现管涌而 会发生流土现象
代入
1 k y (i1 H 1 i2 H 2 in H n ) k1i1 k 2 i2 k n in 垂直渗 H 透系数 H ky 整个土层与层面垂直 H1 H 2 Hn 的等效渗透系数 k1 k2 kn
四、例题分析 【例】 设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为
i 1 n
qx
q2x q3x
平均渗透系数
达西定律
q
i 1
n
q x k x iH
ix
k1iH 1 k 2 iH 2 k n iH n
整个土层与层面平 行的等效渗透系数
1 kx H
k H
i 1 i
n
i
2.垂直渗透系数 qy
k1
k2 k3
q1y H1
q2y H2 H q3y H3
密实粘土 i
§2
渗透系数及其确定方法
1.常水头试验————整个试验 过程中水头保持不变
一、渗透试验（室内）
适用于透水性大（k>10-3cm/s） 的土，例如砂土。 时间t内流出的水量
h V qt kiAt k At L
VL k hAt
2.变水头试验————整个试验过程水头随时间变化 适用于透水性差，渗透系数 截面面积a 小的粘性土 任一时刻t的水头差为h，经 时段dt后，细玻璃管中水位 降落dh，在时段dt内流经试 样的水量 dV=－adh 在时段dt内流经试样的水量
icr 0.92 0.37 Fs 2.5
由于实际水力坡降i <[i]，故土坝地基出口处土体不会发生 流土破坏
土石坝坝基坝身渗流破坏实例 土坝，高90m， 长1000m， 1975年建成， 次年6月失事 原因 渗透破坏：冲蚀 水力劈裂
Teton坝失事现场现状
土石坝坝基坝身渗流破坏实例
失 事 原 因 研 究 结 论
降雨入渗引起的滑坡
武警部队等700多名抢险人员，奋战33天，累 计开挖土石方135.5万m3，有效降低了堆积体 过水高程24.1m，减少拦存湖水约20亿m3 施工队伍6月4日撤离；6月8日6时40分，泄水 渠过水，至11日2时50分堆积体溃决；11日21 时，滑坡体拦存的湖水按预定方案完全下泄 泄洪时易贡湖库容量已达30多亿立方米
土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体 含量愈多，土的渗透性愈小。
三、成层土的渗透系数
q1x k1 k2 k3 H1 H2 H H3
1.水平渗透系数
通过整个土层的总渗流量qx 应为各土层渗流量之总和
q x q1x q 2 x q nx qix
土石坝坝基坝身渗流破坏实例
1998年8月7日13:10 发生管涌险情，很快 形成宽62m的溃口
原因
堤基管涌
焦点词汇：豆腐渣工程
九江大堤决口
土石坝坝基坝身渗流破坏实例 位于青海省，高71 米，长265米，建
于1989年。
1993年8月7日突然 发生溃坝，是现代
碾压堆石坝垮坝的 先例。
溃坝原因： 面板止水失效，下游坝体排水不畅， 造成坝坡失稳
一、渗透力和临界水力坡降
沿水流方向放置两个测压 管，测压管水面高差h 土样 土粒对水流 面积 的阻力应为
F w hA
1.渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力
h
1 h1 2 h2
L
水流流经这段土体，受 到土颗粒的阻力，阻力 引起的水头损失为h
根据牛顿第三定律，试样的 总渗流力J和土粒对水流的阻 力F大小相等，方向相反
Teton坝
11:30 洞口继续向上扩大， 泥水冲蚀了坝基， 主洞的上方又出现 一渗水洞。流出的 泥水开始冲击坝趾 处的设施。
有关的工程问题
Teton坝
11：50左右 洞口扩大加速， 泥水对坝基的冲 蚀更加剧烈。
有关的工程问题
Teton坝
11:57 坝坡坍塌， 泥水狂泻而下
有关的工程问题
Teton坝
h1=160cm，h2=52cm，△t=900s 试样在30℃时的渗透系数
k 30 2.3 h aL 0.1256 4 160 lg 1 2.3 lg 2.09 105 cm/s At 2 t1 h2 30 900 52
选讲例题1
§3
渗透力与渗透变形
dV=kiAdt=kAh/Ldt
aL h1 k＝2.3 lg At2 t1 h2 管内减少水量＝流经试样水量 分离变量 aL h1 －adh=kAh/Ldt 积分 k＝ ln At2 t1 h2
二、影响渗透系数的因数
1.土粒大小与级配
细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量 愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。
地质：滑坡堆积体80%以上是砂性土 险情：堵塞易贡藏布江成堰塞湖，湖水面积22km2，湖
长17km，水位以每天0.5-0.6m的速度上涨，湖水无下 泄通道，预计6月底湖水将上涨至堆积体顶，拦存湖水 将达40亿-60亿m3
西藏易贡巨型滑坡
降雨入渗引起的滑坡
西藏易贡巨型高速滑坡
降雨入渗引起的滑坡
J F w hA
渗流作用于单位土体的力
j
hA J w i w AL AL
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大 小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土体稳定性有显著的影响
渗透力方向与 重力一致，促 使土体压密、 强度提高，有 利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使 土粒产生向下游移动的 趋势，对稳定不利
概况： 土坝，高90m，长1000m，建于 1972-75年，1976年6月失事
原因： 渗透破坏－水力劈裂
有关的工程问题
Teton坝
1976年6月5 日上午10:30 左右，下游坝 面有水渗出并 带出泥土。
有关的工程问题
Teton坝
11：00左右 洞口不断扩 大并向坝顶 靠近，泥水 流量增加
有关的工程问题
水平渗透系数ixnxixih整个土层与层面平行的等效渗透系数平均渗透系数根据水流连续定理通过整个土层的渗流量等于通过各土层的渗流量ny垂直渗透系数总水头损失等于各层水头损失之和整个土层与层面垂直的等效渗透系数设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm厚度为4cm渗透仪细玻璃管的内径为04cm试验开始时的水位差为160cm经时段15分钟后观察得水位差为52cm试验时的水温为30试求试样的渗透系数解答已知试样截面积a30cm渗径长度l4cm细玻璃管的内截面积cm125652cmt900s试样在30时的渗透系数cms100952160lg90030一渗透力和临界水力坡降1
根据水流连续定理，通过整个土层 的渗流量等于通过各土层的渗流量
qy q1y q2 y qny
各土层的相应的水力坡降为i1、 i2、…、in，总的水力坡降为i
k y iA k1i1 A k 2i2 A k n in A
总水头损失等于各层 水头损失之和
Hi H1i1 H 2i2 H ni n
三、例题分析
【例】某土坝地基土的比重Gs=2.68，孔隙比e=0.82，下
游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，若取安全系数Fs为 2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏
【解答】
临界水力坡降
允许水力坡降
icr
[i ]
Gs 1 2.68 1 0.92 1 e 1 0.82
30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为 0.4cm，试验开始时的水位差为160cm，经时段15分 钟后，观察得水位差为52cm，试验时的水温为30℃， 试求试样的渗透系数
【解答】 已知试样截面积A=30cm，渗径长度L=4cm，细玻璃管的内截面积
d 2 3.14 0.42 a 0.1256 cm 2 4 4
沟后面板砂砾石坝
基坑渗流破坏
广州京广广场基坑塌方
基坑渗流破坏
珠海祖国广场基坑失事
降雨入渗引起的滑坡
时间：2000年4月9日约20时 规模：滑坡体自相对高差近3330m的雪峰阳坡滑下，历
时约10分钟，滑程8km。堆积体长、宽各约2500m，平 均厚60m，最厚100m，体积约2.8亿-3.0亿m3。
在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数 Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。设计时，为保证建筑物的安 全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内
icr i [i ] Fs
二、渗透变形
渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动， 导致土体变形—————渗透变形问题（流土，管涌） 1.流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土 粒群同时发生移动的现象
流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开 挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、 淤泥等较易发生流土破坏
2.管涌——在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒 的孔隙，发生移动并被带出的现象
土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成 能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失 稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发 展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏
西藏易贡巨型高速滑坡
降雨入渗引起的滑坡
湖水每天上涨50cm！
易贡巨型滑坡现场
降雨入渗引起的滑坡
预案一：加强监测，上、下游移民工作，库 满自溢漫顶溃口
预案二：在堆积体最低处开渠引流，水库溢 流漫顶溃口。 预案三：在右岸山体垭口开溢洪道，改造堆 积体成坝，堰塞湖成库 最终采用预案二
易贡滑坡处理预案
2.土的密实度
同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度 增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。
3.水的动力粘滞系数
动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘 滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。
k 20 kT T 20
4.土中封闭气体含量
T、20分别为T℃和20℃时水
a
b
c
渗流力与重力方向相 反，当渗透力大于土 体的有效重度，土粒 将被水流冲出
2.临界水力坡降———使土体开始发生渗透变形的水力坡降 J 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何 力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降即为 wicr
icr
' w
或
Gs 1 sat w icr 1 e w
达西定律
讨论：
砂土的渗透速度与水 力梯度呈线性关系
v ki
v v=ki O
密实的粘土，需要克 服结合水的粘滞阻力 后才能发生渗透;同 时渗透系数与水力坡 降的规律还偏离达西 定律而呈非线性关系
砂土
v
i 虚直线简化
v k i ib
0
起始水 力坡降 ib
达西定律适用于层 流，不适用于紊流
管涌破坏
当水头差足够大时， 侵蚀将加速并掏挖 堤防基础。形成通 道后极易引起溃决
§1
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
渗透试验播放
一、达西定律
结论：
水在土中的渗透速度与试 样的水力梯度成正比 达西定律 v=ki
水力梯度，即沿渗流方向 单位距离的水头损失
二、达西定律适用范围与起始水力坡降
溃口原因：堤基管涌
有关的工程问题
堤基管涌
杂填土 粘性土 渗水 管 砂 涌 环 口
砂性土
长江堤防工程堤基管涌发生发展过程示意图
管涌：在渗流作用下，无粘性土体中的细小颗粒， 通过土的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。
有关的工程问题
砂性土堤基管涌破坏示意图
管涌
砂环
当管涌发生时， 渗流将导致向源 侵蚀，使堤防基 础下部出现渗流 通道
12：00过后 坍塌口加宽
有关的工程问题
Teton坝
洪水扫过下游 谷底，附近所 有设施被彻底 摧毁
有关的工程问题
Teton坝
失事现场目 前的状况
有关的工程问题
九江大堤决口
又过20分钟，防 水墙后的土堤突 1998年8月7日 然塌陷出 1个洞， 13:10发生管涌 5 m宽的堤顶随 险情， 20分钟后， 即全部塌陷，并 在堤外迎水面找 很快形成一宽约 到2处进水口 62m的溃口。
二
土的渗透性与渗透问题
1达西定律 2渗透系数及其确定方法 3渗透力与渗透变形 4渗流工程问题与处理措施
土的渗透问题概述
上游
浸润线
下游
土坝蓄水后水透 过坝身流向下游
流线
等势线 隧道开挖时，地下 水向隧道内流动
在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透
H
有关的工程问题
Teton坝
损失： 直接8000万美元，起 诉5500起，2.5亿美元， 死14人，受灾2.5万人， 60万亩土地，32公里 铁路
3.流土与管涌的判别——渗透变形的形式与土的类别、颗粒级配 以及水力条件等因素有关
粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，一般不出现管涌而 只发生流土破坏；一般认为不均匀系数Cu>10的匀粒砂土，在 一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏 对Cu>10的砂和砾石、卵石，分两种情况: 1.当孔隙中细粒含量较少（小于30%）时，由于阻力较小，只 要较小的水力坡降，就易发生管涌 2.如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含 量约为30%－35%），此时的阻力最大，一般不出现管涌而 会发生流土现象
代入
1 k y (i1 H 1 i2 H 2 in H n ) k1i1 k 2 i2 k n in 垂直渗 H 透系数 H ky 整个土层与层面垂直 H1 H 2 Hn 的等效渗透系数 k1 k2 kn
四、例题分析 【例】 设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为
i 1 n
qx
q2x q3x
平均渗透系数
达西定律
q
i 1
n
q x k x iH
ix
k1iH 1 k 2 iH 2 k n iH n
整个土层与层面平 行的等效渗透系数
1 kx H
k H
i 1 i
n
i
2.垂直渗透系数 qy
k1
k2 k3
q1y H1
q2y H2 H q3y H3
密实粘土 i
§2
渗透系数及其确定方法
1.常水头试验————整个试验 过程中水头保持不变
一、渗透试验（室内）
适用于透水性大（k>10-3cm/s） 的土，例如砂土。 时间t内流出的水量
h V qt kiAt k At L
VL k hAt
2.变水头试验————整个试验过程水头随时间变化 适用于透水性差，渗透系数 截面面积a 小的粘性土 任一时刻t的水头差为h，经 时段dt后，细玻璃管中水位 降落dh，在时段dt内流经试 样的水量 dV=－adh 在时段dt内流经试样的水量
icr 0.92 0.37 Fs 2.5
由于实际水力坡降i <[i]，故土坝地基出口处土体不会发生 流土破坏
土石坝坝基坝身渗流破坏实例 土坝，高90m， 长1000m， 1975年建成， 次年6月失事 原因 渗透破坏：冲蚀 水力劈裂
Teton坝失事现场现状
土石坝坝基坝身渗流破坏实例
失 事 原 因 研 究 结 论
降雨入渗引起的滑坡
武警部队等700多名抢险人员，奋战33天，累 计开挖土石方135.5万m3，有效降低了堆积体 过水高程24.1m，减少拦存湖水约20亿m3 施工队伍6月4日撤离；6月8日6时40分，泄水 渠过水，至11日2时50分堆积体溃决；11日21 时，滑坡体拦存的湖水按预定方案完全下泄 泄洪时易贡湖库容量已达30多亿立方米