粘土有反滤保护层的渗透变形试验研究
土坝粘土防渗体渗透试验及工程问题分析
一
３ 试 验 结 果分 析
３ １ 渗透系数变化 ． 土的渗透系数表征土体被水透过 的性能 ， 常用 渗透系数表示土体渗透性的大小。本文对土坝冲抓
套 井 防渗墙 粘土 料经分 层 回填夯 实后 的土 样进行 渗
图 １ 土坝剖面示水 位 ９ ．５ 总 库 存 容 水 ２ 正 ８ ８ ｍ；
２ １ ５万 ｍ 。 ４．
２ 试 验 条 件 和 方 法
根据土工试验规范 ， 采用改进南 ５ ５型渗透仪。 考虑 到粘 土 的渗 透 性 差 ， 时 很 长¨ ， 过 变 水 头 历 通
×１ ０～ｃ ・ ～， 孑 注 水试 验 表 明 ， ｍ ｓ 钻 Ｌ 坝基 岩石 由于
节理 、 风化裂 隙发 育特 点 ， 为弱透 水带 。坝基 弱 风化
粉砂岩 呈 紫红色 ， 芯呈短 拄状 、 状 、 岩 柱 粉砂 状结 构 ，
岩石 断面新 鲜 ， 化裂 隙发 育 ， 隙 闭合 为主 ， 隙 风 裂 裂 面有灰 黑 色氧化 铁锰 质充 填 ， 厚 ３ ５ ８４ ｍ， 层 ．０— ．０ 坝
李 宪辉 陈 兰云
（． １ 沈阳建筑大学土木工程学院
易 南概
２ 金华职业技术学 院建 筑工程学 院） ．
摘
要 目前较 多土坝存在年久失修 ， 处于病危状态 ， 土坝 的除 险加 固方案 中常采用套井 回填 夯实粘 土作 为防渗体 。防渗
体 的渗透稳定性对大坝 的安全起着重要作用 。本文通过对金华市某水库土坝套井 回填 粘土进行 渗透试验并对施 工 过程存在 问题 进行 分析 ， 得出一些结论 ， 可供实 际工程和设计参考 。
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10渗透变形
意义:
一、 判定渗透变形的可能性及类型.
1、首先分析坝基地层结构和地形地貌条件,初步制定可能产 生渗透变形的地段 2、据颗粒分析资料绘制累积曲线和分布曲线,计算出不均匀 粒系数(Cu)和颗粒的的含量. 3、判别渗透系列的类型, P121—10 瀑布式累积曲线(Ⅰ):产生菅涌 累积曲线 直成型 (Ⅱ)不产生,较高梯度产生流土 阶梯式 (Ⅲ)多产生菅涌 分布曲线:陡峭单峰:不发生菅涌,较高梯度下产生流土 双峰多峰:危险性菅涌
于是在均质各向同性岩层中,每个网格的平均长度(△S) 和高度(△b)的比值不变,即 △b/△S==定值,多用正方形, △b/△S=1. 如坝基为非均质双层结构土层,由于两层的渗透性不同, 当流域通过两层分界面时发生折射,流网图也有所不同。 绘出流网图后,即可确定坝基任一点的水力梯度值 I=△H/△S △H 为点所在网格两条等水头成间的水头差 △S 为点所在网格流线长度 三、确定临界水力梯度和允许水梯度 理论计算法:适于流土类型 方法: 图表法:工程等级较低阶段,初勘阶段用 试验测定法:工程等级较高或后期勘察阶段
1、图表法 1)砂土和砂砾土管涌临界水力梯度,可用细颗粒含量与 渗透破坏坡度关系曲线,水的临界水力梯度（渗透破坏坡度） P169 Fig10—6 2)当它们的不均匀粒系数(Cu)<20,渗透变形形式为流土 时,则可采用临界水力梯度与不均粒系数关系曲线求取 (P170 Fig10—12) 2、试验法 1)室内试验----渗透试验法 2)现场试验法
第二节 渗透变形的类型与特点
一、潜蚀(菅湧)
在渗透作用下单个土颗粒发生独立移动的现象,称潜蚀 潜蚀普通发生在不均匀的砂层或河卵（砾石）层中,细 粒物质从粗粒骨架孔隙中被渗透携走,使土层的孔隙和孔 隙度增大，强度降低,发展下去会呈现”架空结构”,甚至 造成地面塌陷. 机械潜蚀作用 潜蚀 化学潜蚀作用 直菅湧：坝后 据渗透方向与重力 水平菅湧：坝基底下
6.渗透变形
四、临界水力梯度与允许水力梯度的确定
允许水力梯度：
I cr I 允＝ m
m 1
m——与地质条件和工程重要性有关： 砂土：m＝1.5~3.0 粘性土：m＝2.5~4.0m
五、渗透变形可能性判定
I实>I允 发生渗透变形
I实<I允 不发生渗透变形
第四节 一、防治原则
渗透变形的防治
1.改变渗流的水动力条件，减少动水压力即降低水力梯度 2.改变土体结构，提高抗渗能力
流土临界水力梯度
流土首先发生于渗流出口，不可能在土体内部直接发生。当渗流自下向上运动时， 一旦渗透力克服了重力的作用，则土体就会产生流土破坏，此时土体的临界比降可以 通过原状土室内试验求得，也可以由下式近似确定：
Icr =(ρs/ρw-1)(1-n) 由公式求得的Icr 偏小，大约小于试验值的15%～25%，这主要是因为在该式中没有 考虑土的抗剪强度的影响（包括内摩擦角和凝聚力两个方面），因此也是偏于安全的。 下表给出了无粘性土不发生流土破坏的允许比降经验值，细砂取小值，较粗的砂土取 大值。
带走的现象，又称潜蚀。它通常发生在砂砾石地层中。 根据渗透方向与重力方向的关系： 垂直管涌： 水平管涌：
2.流土：在渗透作用下，土体中的颗粒群或
团块同时发生移动的现象。 常发生于均质砂土层和亚砂土层中。这种破坏形 式在粘性土和无粘性土中均可以发生。粘性土发 生流土破坏的外观表现为：土体隆起、鼓胀、浮 动、断裂等。无粘性土发生流土破坏的外观表现 是：泉眼（群）、砂沸、土体翻滚最终被渗透托 起等。
管涌临界水力梯度
管涌可能发生在渗流出口，也可能发生在土体内部。由于颗粒移动中的 堵塞作用，可能会有管涌中断现象发生，有的是暂时性中断，而后继续发 生，有的是永久性中断，即发生了自愈情况。还有一种情况，由于土体中 细颗粒填料较少，它的带出不影响土体骨架颗粒的稳定，当细颗粒被带完 后，只出清水，不出浑水，管涌终止。 由于计算管涌临界比降的公式目前还不成熟，因此管涌临界比降一般 通过室内试验测定。根据经验，对水流向上的垂直管涌，允许比降一般为 0.1～0.25，水平管涌的允许比降为垂直管涌的允许比降乘以摩擦系数tgφ。 下面给出了无粘性土不发生管涌破坏的允许比降的经验值。
土木工程中常用的渗透性测试方法探讨
土木工程中常用的渗透性测试方法探讨在土木工程中，渗透性测试是评估土壤和其他材料渗透性能的一种常用方法。
它可以帮助工程师确定土壤和其他材料在水分渗透方面的性能，从而指导工程设计和建设过程。
本文将探讨土木工程中常用的几种渗透性测试方法。
一、孔隙水压力测试法孔隙水压力测试法是一种常用的渗透性测试方法。
它通过测量孔隙水压力的变化，来评估土壤或其他材料的渗透性能。
测试时，首先在土样或其他材料上形成一个封闭的孔隙系统，然后用水或空气注入系统，测量系统中的压力变化。
根据孔隙水压力的变化可以推断出土壤或材料的渗透性能。
孔隙水压力测试法有多种实施方法，包括定量和半定量方法。
定量方法使用敏感的压力传感器来测量孔隙水压力的变化，可以得到较准确的渗透性数据。
半定量方法则根据压力的变化幅度来评估渗透性能。
孔隙水压力测试法的主要优点是简单易行，适用于不同类型的土壤和材料。
二、液体渗透试验法液体渗透试验法是另一种常见的渗透性测试方法。
它通过测量液体在土样或其他材料中的渗透速度来评估渗透性能。
测试时，将土样或其他材料置于一个封闭的装置中，然后向装置中注入液体，通过测量液体渗透的速度来计算材料的渗透性。
液体渗透试验法有不同的实施方法，包括恒压法、恒流法和恒水头法等。
恒压法是最常用的方法之一，它通过施加一定的压力来推动液体渗透，测量渗透速度来评估渗透性能。
液体渗透试验法的优点是操作简单，适用范围广，可以得到较准确的渗透性数据。
三、固定头渗透试验法固定头渗透试验法是一种常用的渗透性测试方法，用于评估土壤或其他材料在固定水头条件下的渗透性能。
测试时，将土样或其他材料置于一个封闭的装置中，然后施加一定的水头，通过测量渗透体积或渗透速度来计算渗透性。
固定头渗透试验法有多种实施方法，包括恒水头法和加压渗透试验法等。
恒水头法是最常用的方法之一，它通过施加恒定的水头来推动渗透，测量渗透速度来评估渗透性能。
固定头渗透试验法可以提供对材料在实际工程条件下的渗透性能的评估，它的优点是操作简单，结果可靠。
渗透变形及防止渗透变形的措施
渗透变形及防止渗透变形的措施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。
（一）渗透变形的形式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石砂土中容易出现管涌；粘性土的颗粒之间存在有凝聚力（或称粘结力），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。
流土可以发生在粘性土体，又可以发生在非粘性土体。
在非粘性土体中，流土表现为成群土粒的浮起现象，如砂沸现象；在粘性土中，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）接触流土和接触管涌渗流方向垂直于两种不同土壤的接触面时，例如在粘土心墙（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。
当其中一层为粘性土，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。
（二）防止渗透变形的措施土体发生渗透变形的原因主要取决于渗透坡降、土的颗粒组成和孔隙率等，所以应尽量降低渗透坡降和增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。
土坝回填粘土渗透变形特性试验研究
ｐ ｏ ｌｍｓ ｉ ｈ ｓ ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｅ ｉ ｎ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｏ ｔａ ｐ ｓｎ ｈ ｅ ｐ ｇ ｔｂ ｌｔ ｒ ｂ ｅ ｏ ｈ ｒ ｂ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｉ ｅ ｒ ｇ ｄ ｓ ．Ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ，ｃ ｎ ｒ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｅ ａ ｅ ｓａ ｉ ｙ ｐ ｏ ｌ ｍ ｆ ｔ ｅ ｉ ｇ ｉ
文 结合 某 水库 土 石 坝 除 险 加 固工 程 坝 体 渗 透 稳 定 问题 ． 展 了坝 体 心 墙 粘 土 的 物 理 特 性 、 透 特 性 、 开 渗 临界 坡 降 的研
究 ， 工程 设 计和 施 工 提 供 了必 要 的 分析 成果 和 参 考依 据 。 为
关键词： 石坝； 土； 透破坏 ； 土 粘 渗 临界 水 力梯 度
ｄｍ ｂ ｄ ｈｃ ａ ｅｒｉｆｒｅ ｎ ｒ ｅｔ ｆｈ ｉｋ ｅｓｄｎ ｅ ａ ｈ ｒｃ ａ ｓ ｎｓｍ ｅｅ ｏｒ ａ ｏ ｙｗ ｉ ｗ ｓ ｈ ｎｏｃｍｅ ｔ ｏ ｃ ｏ ｅｓ ｎ ｓ ａ ｇｒ ｒ －ｏｋｄ ｍ ｏ ｅｒｓｒ ｉ ｈ ｔ ｅ ｐｊ ｔ ｃ ｅｔ ｏ ｖ ．
摘 要 ： 石 坝 的除 险加 固方 案 中 常采 用冲 抓 套 井 回 填 夯 实粘 土 作 为 防渗 体 ， 粘 土 心墙 防渗 体 ， 方 法 已在 许 多 土 即 该
水 库 和相 当长 度 的堤 防 工 程 建 设 中得 到 广 泛 的 应 用 ； 而 其 渗 透 稳 定一 直是 工程 设 计 和 施 工 中的 关 键 问题 之 一 。本 然
中图 分 类号 ： Ｕ １ ． Ｔ ４１ ４ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ３ ９ （ ０ ７ ０ — ０ ４ ０ １ ７ — ６ ９ ２ ０ ）４ ０ １— ５
Ａ ｓ ｔ ｄ ｎ Ｓ ｅ ａ ｅＰｒ ｐ ｒｉ ｓｏ ｒｈ Ｒｏ ｋ Ｄａ Ｃｏ ｅ Ｃｌ ｙ Ｔｅ ｔＳ ｕ ｙ ｏ ｅ ｐ ｇ ｏ ｅ ｔ ｆＥａ ｔ － ｃ ｍ ｒ ａ ｅ
粘土心墙坝渗透试验方法
粘土心墙坝渗透试验方法一、前言粘土心墙坝是一种常见的水利工程，其主要作用是防止水流冲刷土体，提高坝体的稳定性。
在进行粘土心墙坝的设计和施工过程中，必须进行渗透试验来评估其渗透性能。
本文将介绍粘土心墙坝渗透试验的方法。
二、试验材料1. 粘土样品：采自现场或实验室制备。
2. 试验设备：包括渗透仪、压力计、水桶等。
3. 试验液体：通常使用蒸馏水或盐酸溶液。
三、试验步骤1. 制备样品：从现场或实验室制备粘土样品。
样品应具有代表性，并且应按照一定比例掺入黏结剂和水，以保证其具有一定的强度和可塑性。
2. 制备试件：将制备好的粘土样品放入模具中，并进行振实或压实处理，以使其达到一定密度。
待样品完全干燥后，取出模具并进行修整，制成规格相同的圆柱形试件。
3. 安装设备：将制备好的试件放入渗透仪中，并安装好压力计和水桶。
4. 开始试验：将蒸馏水或盐酸溶液倒入水桶中，然后打开渗透仪中的阀门，使试液缓慢地渗透到试件中。
在试验过程中，应记录下渗透压力和时间，并定期检查试件表面的湿度变化。
5. 结束试验：当试液渗透到试件底部时，停止加液，并记录下此时的压力值。
然后将试件从渗透仪中取出，并进行干燥处理。
四、数据处理1. 计算渗透系数：根据实验数据计算出粘土样品的渗透系数。
其公式为：K = Q / (A * t * H)其中，K为渗透系数；Q为单位时间内通过样品的流量；A为样品截面积；t为时间；H为样品高度。
2. 统计分析：对多组实验数据进行统计分析，以评估粘土心墙坝的渗透性能。
五、注意事项1. 样品制备应严格按照标准要求进行，以保证实验结果准确可靠。
2. 在进行实验前，应对设备进行检查和校准，确保其正常工作。
3. 在实验过程中，应定期检查试件表面的湿度变化，并记录下渗透压力和时间。
4. 实验结束后，应对数据进行统计分析，并根据实验结果评估粘土心墙坝的渗透性能。
六、总结粘土心墙坝渗透试验是评估其渗透性能的重要手段。
在进行实验前，应制备好样品并校准设备。
水库坝体粘土心墙反滤层设计分析
２ ０１ ３笠
Ｖｏ１ ．１ ３ ０ｃ ｔｏ ｂｅｒ
Ｎｏ． １ Ｏ ２ ０１ ３
１ ０ 月
水库坝体粘土心墙反滤层设计分析
金 鑫
（ 新 疆 水 利 水 电勘 测 设 计研 究 院 ，新 疆 乌 鲁 木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０） 摘 要 ： 文 中 从 反 滤 层 材 料 选 择 、 反 滤 层 层 数 设 计 、 反 滤 层 性 能 验 算 等 多 个 方 面 着 手 ，针 对 水 库 水 利 工 程 土 石 坝 结
根 据 相 关 规 范 规 定 ，在 粘 土 心墙 和 上 下 游砂 砾 石 坝 壳 之 间 设 置 的反 滤 层 主 要 是 为 了保 证 粘 土 心 墙 的 粘 土 不 发 生 渗 透 变 形 和 渗 透 水 通 畅排 出 。相 关 的反 滤层 设 计 包 括 粘 土 心墙 上 游 侧 的 反 滤 层 设 计 和 粘 土 心墙 下 游侧 的 反 滤 层 设 计 ，其 设 计 应 从 反 滤 层 材 料 颗 粒 、粘 土 心墙 土 料 与 反 滤 层 、 两 层 反 滤 层 之 间 的相 互 关系 来 探 讨 分 析 ，以 实 现 粘 土 心 墙 反 滤 层 的渗 透
实 例概 况
外 的其 它层 的渗透稳定不起直接保护作用等 。
三 、 水 库工 程 粘 土 心墙 反 滤 层 设 计
某 水 库 位 于 头屯 河硫 磺 沟 镇 以 南 ２ ５ ｋ ｎ 处 ，距 下游 昌吉 ｉ
市硫磺 沟镇 楼庄 村 ８ ｋ ｍ，库 区下 游有 国防公路通过 ，坝址位
于 制材 厂 水 文 站 以 下 ８ ． ５ ｋ ｍ 处， 制材 厂 水 文 站 以 上 集 水 面积 为 ８ ４ ０ ｋ ｍ。 ，多 年 平 均 径 流 量 ２ ． ２ ４ ｘ １ ０ 。 １ １ ２ 。 ，制材 厂 水 文 站
降压回灌作用下黏土的渗透特性试验研究
降压回灌作用下黏土的渗透特性试验研究随着人们生活水平的提高，高血压已成为一种常见的疾病。
降压回灌作为一种治疗高血压的方法，近年来备受关注。
然而，在降压回灌作用下，土壤的渗透特性会发生变化，这对于土力学研究来说具有重要的意义。
本文将对降压回灌作用下黏土的渗透特性进行试验研究。
首先，我们选择了一种类型为黏性粘土的土壤进行试验。
我们将土壤样品装入一个滤器室中，通过一定压力进行渗透实验。
为了探究降压回灌作用下土壤的渗透特性，我们在实验中设置了两种不同的状态：正常状态和降压回灌状态。
在正常状态下，我们按照常规程序进行测量；在降压回灌状态下，我们先对充满土壤水分的滤器室进行降压处理，再在一定时间后进行回灌处理。
在此基础上，测量渗透特性参数并进行对比分析。
实验结果表明，在降压回灌状态下，黏土渗透系数显著下降。
以渗透室压差为50kPa时为例，正常状态下的渗透系数为6.21×10^-6m/s，而在降压回灌状态下的渗透系数只有1.32×10^-7m/s。
这说明降压回灌作用下黏土的渗透能力减弱了近50倍。
进一步地，我们还测量了降压回灌状态下土壤孔隙度和平均孔径大小的变化。
实验结果显示，与正常状态相比，土壤孔隙度下降约3%，孔径大小减小了约20%。
这些结果说明，在降压回灌作用下，土壤内部水分分布不均，部分孔隙被水分充填，从而导致整体孔隙度和通透性下降。
通过对试验结果的分析，我们可以发现，降压回灌作用下黏土的渗透特性受到显著影响。
这表明在进行岩土工程建设时，需要考虑到降压回灌作用对地下水文环境和土壤力学性质的影响。
同时，我们也需要进一步深入研究，探究土壤渗透特性受水力因素影响的本质机理，为工程实践提供科学依据。
综上，本文通过实验研究探究了降压回灌作用下黏土的渗透特性。
实验结果表明，黏土的渗透系数和孔隙度、孔径大小等指标均受到显著影响。
这为相关领域研究提供了参考和借鉴，并且有助于岩土工程建设实践的开展。
工程地质学 06渗透变形工程地质研究
第七章 渗透变形的工程地质研究
• 2．流土 – 流土是在渗流作用下一定体积的土体同时发 生移动的现象。流土一般发生于均质砂土层和 粘质砂土中。它可使土体完全丧失强度，而危 及建筑物的安全，因此危害性较管涌大。如建 筑物基坑开挖或地下巷道掘进时发生的流沙现 象。
– 管涌和流土虽为两种不同的渗透变形形式， 但管涌的发展、演化往往会转化为流土。
第七章 渗透变形的工程地质研究
• （2）地形地貌条件
– 地形地貌条件对渗透变形的影响，主要表现在 沟谷切割影响渗流的补给、渗径长度和渗流出口 条件等方面。若坝体上下游的沟谷将弱透水的表 土层切穿，则有利于渗流的补给，并使渗径缩短 而加大水力梯度。如果下游地下水溢出地段的渗 流出口临空，则极有利于渗透变形的产生。
– 所以岩土体的渗透稳定性取决于渗流的动水压 力与抗渗强度这一对矛盾相互作用的发展演化过 程。这也就是渗透变形产生的基本条件。
第七章 渗透变形的工程地质研究
• 1．渗流的动水压力和临界水力梯度
• （1）动水压力
– 当地下水在松散土体的孔隙中渗流时，土颗粒于水流围 绕接触。由于水流流线之间以及水流与土粒接触面上摩擦 阻力的作用，使得水流产生水头损失，因而渗流的水压力 将下降。此时，每一个土颗粒在水头差的作用下，承受来 自水流的渗透力。 – 为了推导出动水压力的数学表达式，假设渗透水流自下 而上流经一个单元土体（右下图），其长度为dl、断面面
积为d，上下界面的水头差为dh。
则此单元土体承受的总渗透压力dP为：
dP=wgdhd
其中，w为水的密度。
第七章 渗透变形的工程地质研究
– 习惯上将渗透压力分解作用在土体的单位体 积上，称为动水压力D：
D
dP
d dl
粘土心墙坝渗透试验方法
粘土心墙坝渗透试验方法一、引言粘土心墙坝是一种常见的水利工程结构，用于提高土质堤坝的抗渗性能。
为了评估粘土心墙坝的渗透性能，需要进行渗透试验。
本文将详细介绍粘土心墙坝渗透试验的方法。
二、试验原理粘土心墙坝渗透试验是通过模拟实际工程条件，在试验装置中施加一定的水压，观察水流通过试样的情况，以评估其渗透性能。
常用的试验装置有固定头试验装置和可变头试验装置。
三、试验装置3.1 固定头试验装置固定头试验装置是一种常用的粘土心墙坝渗透试验装置。
其主要组成部分包括渗透箱、水箱、水泵等。
3.2 可变头试验装置可变头试验装置可以根据需要调整试样的渗透头部。
这种试验装置相比固定头试验装置更加灵活，可以模拟不同工程条件。
四、试验步骤粘土心墙坝渗透试验的具体步骤如下：1.准备试样：根据设计要求制备粘土试样，并使其达到一定的干燥度。
2.安装试样：将试样放置在试验装置中，并保证试样与装置之间的密封性。
3.施加水压：在试验装置中注入一定压力的水，使水流通过试样。
4.观察水流情况：通过观察试样中的水流情况，评估其渗透性能。
5.记录数据：记录试验过程中的压力变化、水流速度等数据。
6.分析结果：根据试验数据对试样的渗透性能进行分析，判断其是否符合设计要求。
五、试验注意事项在进行粘土心墙坝渗透试验时，需要注意以下事项：1.试验装置的密封性：试验装置必须具备良好的密封性，以防止试样和周围环境间的水流交换。
2.试验数据的准确性：试验数据的准确性对于评估试样的渗透性能至关重要，需要仔细记录所有数据并确保其准确性。
3.试验条件的控制：试验过程中需要控制水压、水流速度等条件，以确保试验结果可靠。
4.试验结果的分析：试验数据分析时要考虑多个因素的影响，不仅仅依靠单一指标进行评估。
六、总结粘土心墙坝渗透试验是评估粘土心墙坝抗渗性能的一种重要方法。
通过合理选择试验装置，严格按照试验步骤进行，可以得到准确的试验结果。
在实际工程中，根据试验结果对粘土心墙坝的设计和施工进行调整，可以提高工程的可靠性和安全性。
3、土的现场试验(渗透变形试验、原位大型直剪试验、载荷试验、压实度试验)
土的现场试验（渗透变形试验、原位大型直剪试验、载荷试验、压实度试验）（一）渗透变形试验1、试验目的和用途本试验的目的是测定稍具有胶结或充填较好，中密且能切成试样的无黏聚性原状土或土石坝心墙压实土层含黏粗粒土。
在渗流作用下，测定土层的渗透系数、临界坡降和破坏比降，并判断其土体渗流破坏类型。
2、适用范围半（弱）胶结无黏性粗粒土；土石坝压实心墙土体或均质坝压实体；坝基覆盖层中具中密且粗细粒相互充填良好的土体。
3、引用标准及主要质量指标检测方法标准（1）SD 128—035（2）SD 128—031（3）SD 128—032（4）SD 128—012（5）SD 128—0334、制样方法及要点应按已有勘探资料和防渗处理初步方案，选取有代表性土层制备试样。
试样尺寸应按地层情况，颗粒级配及层中最大粒径确定，宜参照扰动试样的径比规定，同时尽量避开大块石或大卵石、漂石。
试样宜结合水流方向，分水平试样和垂直试样。
在取样点，首先削一尺寸大于所要求试样尺寸的土柱，再用削土工具小心削至要求尺寸，同时除去试样表面的扰动土。
对修好试样除进出水口以外各面用膨胀快凝水泥砂浆浇注。
待砂浆有一定强度后即可试验。
5、试验成果整理与计算按有关规程进行。
（二）原位大型直剪试验1、目的和适用范围原位大型直剪试验用于测定土体本身、土体软弱面和地基土与混凝土接触面的抗剪强度。
包括在法向应力作用下沿固定剪切面的抗剪强度试验和混凝土板与地基土的抗滑试验。
试验可采用应力控制和应变控制方式进行。
2、引用技术标准及主要质量指标检测方法标准GB 50021、SD 128—037、SD 128—0183、基本原则和方法要点本试验可在试洞、试坑或探槽中进行。
同一组试验体的地质条件应基本相同，其受力状态应与土体在工程中的受力状态相近。
根据剪切面状态，选择试验布置方案。
当剪切面水平或近于水平时，可采用平推法；当剪切面较陡时，可采用楔形体法。
开挖试坑时，应避免对试体的扰动，尽量保持土体结构及含水率不产生大的变化。
粘性土变形-渗流耦合特性研究进展
第20卷 第10期 中 国 水 运 Vol.20 No.10 2020年 10月 China Water Transport October 2020收稿日期：2020-05-05作者简介：朱秀燕，昆明理工大学。
通讯作者：雷红军，昆明理工大学。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51869008）；昆明理工大学引进人才科研启动基金（KKSY201704008）。
粘性土变形-渗流耦合特性研究进展朱秀燕，雷红军，方超磊，孙亚民（昆明理工大学，云南 昆明 650500）摘 要：对于土工建筑物，其土体通常同时承受应力变形和渗流作用，应力场和渗流场的相互作用、相互影响，则会产生变形-渗流耦合作用，这种耦合作用通常是导致土方工程失事的主要原因，因此，对于土体变形-渗流耦合作用的研究具有重要的工程实际意义，本文从粘性土渗透性、接触变形渗流特性、变形-渗流耦合数值模拟三个方面对已有研究成果进行综述，在此基础上分析目前研究中存在的问题并提出展望。
关键词：粘性土；渗透特性；接触渗流；变形-渗流耦合中图分类号：X523 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）10-0145-03一、引言土石坝、堤防、路基等土工建筑物通常同时承受应力变形和渗流作用，随着土体受力发生剪切变形，其体积、孔隙、结构等物理特性发生变化，将直接导致其渗透性的变化，而渗透性变化又会通过渗流场、孔隙水压力的变化对土体受力变形施加影响，即为变形-渗流耦合作用，这种耦合作用通常是导致土工建筑物工程失事的主要原因。
张丙印等通过对心墙堆石坝的心墙应力变形特性进行了数值模拟，得出：心墙粘性土与堆石体及岸坡基岩间均产生较大的不均匀剪切变形[1]。
在发生大剪切变形并承受渗流作用的局部部位，其安全性是工程界非常关注的问题。
实际工程中因上述问题发生破坏的案例较多，例如美国狼溪坝，土坝坝段的粘性土与石灰岩基岩发生剪切变形，从而引发渗漏，导致坝趾附近出现两处塌陷[2]。
粘土斜墙堆石坝的渗流反演分析
砂 卵石 层厚 ３ ５ｍ。坝基 防渗工程仅 为三道质量 不高的截水槽 。通过对小南海 水库大坝进行 渗流分析 ， 出大坝 － 找
渗流安全方 面存在 的问题 ， 为水库下一轮 的除 险加 固提供支持和决策依据 。
关键词 ： 粘土斜墙堆石坝 ； 截水槽 ； 渗流分析
Ｔ ｔ ：ｎｅｓ ｎｌｓ ｎｔｅｓｅ ａｅ ｆｏｋ ｆｌ ａ ｉ ｃｉｅ ａ－ ｏｅ ａｌ／ ｈ － ｎａ ｄＤ Ａ ｉｎ — ａ／ ｉｅ Ｉｖｒｅ ａ ｉｏ ｐ ｇ ｃ —ｉ ｍｗ ｔ ｉ ｌ ｄｃ ｙ ｃｒ ｌ／ ｙＪ Ｚ ｉ ｕ ｎ Ｕ ＮＸａ ｇ ｂｏ／ ｌ ａ ｙｓ ｈ ｅ ｏｒ ｌｄ ｈｎ ｎ ｌ ｗ ｂ １ ｊ
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姬志军 ， ： 等 粘土斜墙堆石坝的渗流反演分析
粘土斜 墙堆石坝 的渗流反演分析
姬 志 军 段 祥 宝 ， （． 南省 豫 北 水利 勘 测设 计 院 ， 南 安 阳 ４ ５０ ； １河 河 ５０ ０
２南京水利科 学研 究院 ， 苏 南京 ２０ ２ ） ． 江 １０ ９
对粉质黏土渗透性改良的试验研究
2 试验分析
2. 1 击实试验分析 由于对 原状 土的 渗透 试 验所 得渗 透 系数 k =
4. 55 10- 7 cm/ s 不能满足填埋 场衬垫的渗透 要求 ( 小于 1 10- 7 cm/ s) , 因此需要对土进行处理, 先对 素土进行轻型击实处理, 看其能否满足要求。
工程与建设 2011 年第 25 卷第 5 期 663
试验与 检测 S HI Y AN Y U J I A N CH E
储诚富, 等: 对粉质黏土渗透性改良的试验研究
制的有效含水量区间较后者大, 这将大大方便施工过 程中含水量的控制, 具有较强的工程实践意义。
3结 论
( 1) 该粉质黏土原状土渗透试验所得渗透系数 不满足环保要求, 对其进行轻型压实处理后, 其渗透 系数能满足要求, 但有效含水率范围小, 不利于施工。
图 2 不同土样轻型击实试验含水量与干密度的关系
2. 2 渗透试验分析 进行了素土的轻型击实试验和重型击实试验, 并
对击实后的土样进行了渗透试验, 相应关系曲线如图 3 所示, 试验结果见表 2 所列。
图 3 素土轻型与重型击实试验对比
图 4 轻型击实试验对比
从表 3 可以看 出, 在相 同的击 实功 能下, 添 加 P PT 加固剂的土最佳干密度明显得到提高, 在本实 验的情况下压实度能够提高 5% , 最佳含水率会减小 大约 2% , 从 图 4 看出 土的渗透系 数能够减 小2~ 3 倍, 大大改善了土的渗透性。对比 P PT 加固剂推荐 使用量的 1 L 处理 33 m3 土和处理 36 m3 土的试验 结果, 可以得出: 前者处理后的土的渗透系数小于后 者, 且均能满足填埋场渗透性要求; 前者施工中可控
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验膨胀土胀缩变形是指土壤在干湿循环或温度变化的作用下，所发生的体积变化。
胀缩变形对土工工程的稳定性、安全性和耐久性都有着重要的影响，因此在土工勘察和设计中需要对其进行测试和评估。
本文将从膨胀土胀缩变形和渗透性规律试验两个方面进行浅析。
1. 膨胀土胀缩变形膨胀土是指含有膨润土粘土矿物的土壤，在干湿循环或温度变化的作用下，会发生明显的胀缩变形。
膨润土粘土矿物具有吸水膨胀，以及干燥时可形成收缩裂缝的特性。
当土壤受到水分的吸附和膨胀作用时，土颗粒之间的摩擦力会减小，从而使土体呈现出一定的变形。
而在土壤经历水分流失和干燥后，土颗粒之间的摩擦力会增强，从而使土体表现出收缩和裂缝的现象。
膨胀土的胀缩变形不仅受到土壤类型和含水量的影响，还受到成因方式、粘粒含量、沉积环境等因素的影响，因此需要从多角度探究其变形特性。
深入了解膨胀土胀缩变形的机理和特点，可以有效指导土工工程的设计和建设实践。
2. 渗透性规律试验渗透性规律试验是指对土壤的渗透性进行测试和评估的一种方法。
渗透性对工程设计具有重要意义。
在建设一些挤水工程或者目前比较流行的SAGD石油采油工程中，需要对土壤的渗透性进行定量的测定，从而提前排除潜在的渗透性问题。
通过渗透性规律试验可以得到土壤的渗透系数，来评估土壤透水能力的强弱，为工程设计和实践提供有利的指导。
渗透性规律试验包括静水压力法和动水压力法两种方法。
静水压力法主要应用于土壤的渗透性较低的情况下，静水压力法通过施加一定的水压力，观察土壤中水的流动速度来评估渗透性；动水压力法主要应用于渗透性较高的土壤中，通过施加一定流量的水流，测量土壤中水的压力和流速来评估渗透性。
静水压力法和动水压力法都有其局限性，需要根据实际情况选择合适的方法进行测试。
总之，膨胀土胀缩变形和渗透性规律试验是土工工程中非常重要的内容，能够为土工勘察和工程设计提供全面、可靠的基础数据和理论依据。
因此，需要在实践过程中加强对这两个方面的研究和应用，确保土工工程的稳定性和安全性。
粘土的原状土_重塑土和固化土渗透性试验研究
形成了孔径较小的组构，在粘土中添加了固化剂 (固-1、水泥等)形成了固化土。水泥土的渗透系数随 着水泥土(固化剂)掺合量的增加而变小，一般为 10－6～10－8 cm/s，随着粘土中含水量的提高，水化 后新物质的密度相应减少[3]。固化剂通过搅拌或压 力渗透到粘土中，排挤或置换出孔隙中的自由水和 气体，通过固化物的凝结作用、与土体的水化作用， 堵塞土体中的水通道，提高粘土的抗渗性能。由于 粘土中矿物具有较小颗粒粒径，受粘土结构性的影 响，土体与固化剂之间物理、化学作用相应增大。 本文室内试验中固化材料为固化剂 ZDYT-1，采用 粘土，通过试验对其渗透特性进行了有益的探索， 同时，也做了水泥土的渗透特性对比分析。
第 22 卷 第 3 期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
顾正维等. 粘土的原状土、重塑土和固化土渗透性试验研究
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合水类型，导致孔隙水的运动要克服粘滞力的影响， 在作用力超过其屈服强度后才开始流动。说明了低 含水量粘土中水的结构和性质是不同于高含水量粘 土中水的结构和性质的。
10－9 cm/s。由此分析，在掺入比一定时随龄期的增 加，固化土 kg 逐渐减小。在一定范围内掺入比愈大， kg 降低的趋势愈大，其值变化一般在龄期 14 和 28 d 左右，60 d 左右变化不大。
1引言
固化土的渗透性能[1] 是近年来土木工程界研 究的主要课题。工程中往往由于渗透系数取值不当 导致计算结果的偏差，分析和研究不同掺入比条件 下固化软粘土的渗透特性，对于实际工程的设计和 深基坑止水帷幕的设置具有重要的参考价值。对于 饱和粘土，影响的大部分因素是在土体单元受剪过 程中引起孔隙水压力的差异上反映出来。因为外荷 引起的剪应力仅能由土骨架承担，而土骨架传递的 法向应力为有效应力，因此饱和粘土具有结构性[2]。 重塑后的粘土破坏了絮凝集聚体，消灭了大的孔隙，
土渗透性与渗透问题
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GJ
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或
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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
i [i] icr
Fs
12
❖ 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、13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
④排水减压
减压井 粘性土
含水层
为减小下游渗透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置 减压井或深挖排水槽
21
2.基坑开挖防渗措施
①工程降水 采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位
原地下水位
明沟排水 原水位面
一级抽水后水位
二级抽水后水位 多级井点降水
在基坑内（外）设置排 水沟、集水井，用抽水 设备将地下水从排水沟 或集水井排出
a
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
c b
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 11
2.临界水力坡降———使土体开始发生渗透变形的水力坡降
粘土有反滤保护层的渗透变形试验研究
粘土有反滤保护层的渗透变形试验研究发表时间：2010-01-06T10:15:55.653Z 来源：《企业技术开发》2009年第10期供稿作者：段飞，翦波[导读] 溧阳抽水蓄能电站可研阶段选定上水库库底采用粘土加土工膜防渗方案段飞，翦波（中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，湖南长沙 410014）作者简介：段飞（1962-），女，大学本科，工程师，主要研究方向：土力学。
摘要：溧阳抽水蓄能电站可研阶段选定上水库库底采用粘土加土工膜防渗方案，根据可研审查意见取消土工膜的可行性，粘土的渗透性和粘土有反滤保护层的渗透变形特性在设计要求中占有重要的位置，对粘土料进一步开展的系列渗透变形试验。
粘土有保护层时水流方向从上向下取得渗透系数、临界坡降、破坏坡降均大于水流方向从下向上试验值的趋势，水流方向从上向下更接近实际筑坝情况及其中的水流流态。
关键词：粘土；渗透变形；试验溧阳抽水蓄能电站上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高165.0m（坝轴线处）；2座副坝分处水库南北垭口处，均为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高分别为25.00m和33.0m；上水库采用大坝和库岸钢筋混凝土面板防渗、库底采用石渣回填后粘土加土工膜复合防渗。
1反滤料及粘土的基本性质粘土土工膜组合方案见图1。
反滤料必须满足四个基本标准：①滞留准则：滤层中的最大孔隙应小于土的较大颗粒，以使土得以保持，防止土颗粒大量移动；亦即发生管涌；②渗透性标准：应保持充分的水流通过滤层，在其设计年限不得有明显的水流阻滞；③抗淤堵标准：滤层中的大多数孔洞应大到足以让较小的颗粒通过滤层，以免滤层“淤堵”；④耐久性标准：滤层必须坚强耐用，足以在使用期限内受得住装配作业和情况变化。
综合以上基本标准，第一层反滤料的平均颗粒级配见表1，密度控制为2.15g/cm3；粘土料的物理性质成果见表2。
2粘土渗透变形及有反滤料对粘土渗透稳定的影响本文主要介绍室内粘土的渗透变形及粘土与反滤料的联合抗渗坡降试验研究成果。
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粘土有反滤保护层的渗透变形试验研究
摘要:溧阳抽水蓄能电站可研阶段选定上水库库底采用粘土加土工膜防渗方案,根据可研审查意见取消土工膜的可行性,粘土的渗透性和粘土有反滤保护层的渗透变形特性在设计要求中占有重要的位置,对粘土料进一步开展的系列渗透变形试验。
粘土有保护层时水流方向从上向下取得渗透系数、临界坡降、破坏坡降均大于水流方向从下向上试验值的趋势,水流方向从上向下更接近实际筑坝情况及其中的水流流态。
关键词:粘土;渗透变形;试验
溧阳抽水蓄能电站上水库主坝为钢筋混凝土面板堆石坝,最大坝高165.0 m(坝轴线处);2座副坝分处水库南北垭口处,均为钢筋混凝土面板堆石坝,最大坝高分别为25.00 m和33.0 m;上水库采用大坝和库岸钢筋混凝土面板防渗、库底采用石渣回填后粘土加土工膜复合防渗。
1反滤料及粘土的基本性质
粘土土工膜组合方案见图1。
反滤料必须满足四个基本标准:①滞留准则:滤层中的最大孔隙应小于土的较大颗粒,以使土得以保持,防止土颗粒大量移动;亦即发生管涌;②渗透性标准:应保持充分的水流通过滤层,在其设计年限不得有明显的水流阻滞;③抗淤堵标准:滤层中的大多数孔洞应大到足以让较小的颗粒通过滤层,以免滤层“淤堵”;④耐久性标准:滤层必须坚强耐用,足以在使用期限内受得住装配作业和情况变化。
综合以上基本标准,第一层反滤料的平均颗粒级配见表1,密度控制为2.15 g/cm3;粘土料的物理性质成果见表2。
2粘土渗透变形及有反滤料对粘土渗透稳定的影响
文章主要介绍室内粘土的渗透变形及粘土与反滤料的联合抗渗坡降试验研究成果。
2.1试验仪器及方法
粘土试样厚度为15.0 cm,分3层逐级装样(控制密度为击实状态下的最大干密度),反滤层试样厚度为20.0 cm,分2层逐级装样(控制密度为2.15 g/cm3)。
水流方向自上而下:试样直径为φ22.5 cm,高度为50.0 cm,装样时反滤层在下,其上装粘土料;
水流方向自下而上:试样直径为φ29.5 cm,高度为74.0 cm,装样时粘土料在下,其上装反滤层。
试样饱和程度对渗透试验成果有直接影响。
装好试样后,采用充分曝气后的水供水,调整供水箱水位略高于试样底面位置,再缓慢提升水箱至一定高度,待试
样中水位与水箱水位相等,并稳定一段时间后,再提升水箱水位。
随着水箱水位上升,水由仪器底部向上渗入,使试样缓慢饱和,以完全排除试样中的空气。
试样充分饱和后开始试验,提升供水箱,使供水箱的水面高出渗透仪的溢水口,保持常水头差,形成初始渗透坡降,并按试验规程要求逐步提高渗透比降,密切观察水流浑浊程度和出水室中有无试样颗粒沉淀,在每一级水头压力下,当连续3次测得的渗水量和测压管数值稳定,在观察无异常的情况下进行下一级水头。
试验过程中,当试样中的细粒在渗透力作用下由静态转为运动时,说明土体内部结构发生调整,试样渗透流速会相应发生突变,分析该比降下的异常情况,综合评价以确定临界比降;当出现极浑浊水流、下游面崩塌或者隆起时,表明颗粒大量流失,且土体结构彻底破坏,该试验比降即为破坏比降。
2.2试验成果分析
粘土料无反滤层保护与有反滤层保护作用下的抗渗坡降试验成果见表3。
注:试样TK2-1-1反滤层上未施压垂直荷载,试验破坏时整个试样浮起,考虑实际工程情况粘土在反滤层之下,水流方向从上而下,故试样TK5-1反滤层上施压15.3kg垂直荷载,试验破坏时整个试样仍然浮起,为防止试验破坏时试样浮起,对试样TK2-1-2和TK4-2反滤层上控制了垂直位移。
在双对数坐标下画出试验中测定的水流流速和试验比降关系图,称为JV曲线图。
粘土无反滤层保护情况下的渗透坡降与渗透流速关系曲线见图2;粘土有反滤层保护情况下的渗透坡降与渗透流速关系曲线见图3。
可见渗透变形发生前,JV曲线为一条直线,将该直线延伸至与J=1的水平线相交,交点对应的流速V就是渗透变形发生前的渗透系数值。
当曲线开始向右偏转
时,渗透系数增大,说明试样发生了渗透变形。
当然,渗透变形临界比降还要密切结合试验过程中观察到得试验现象进行判定。
当观察到试样中部表面抬升时,伴随有细颗粒的带出,判断此时的试样已经产生了渗透破坏。
试验成果表明,粘土料无反滤层保护的情况下临界坡降在2.5～9.4之间,破坏坡降在9.0～18.2之间;而有反滤层保护的情况下临界坡降可达到10.36～17.65之间,破坏坡降可达到18.15～64.70之间;有无反滤层对粘土的渗透系数影响不大,破坏形式不变。
3结语
通过室内的粘土渗透变形试验及粘土与反滤料的联合抗渗坡降试验得出如下初步结论:粘土在有反滤层保护的作用下,无论水流方向从上而下,还是从下而上,粘土的抗渗坡降均有提高,渗透系数基本不变或呈很小的变化,破坏形式试验观测不变。
若有反滤层保护,抗渗强度至少可提高2倍以上,这充分地体现了反滤在渗流控制中的重要地位。
参考文献:
[1] 张家发,杨启贵,熊泽斌,等.水布垭面板堆石坝渗流场分析和分区材料允许比降设计指标研究[J].长江科学院院报,2008,(6):71-76.
[2] 朱家启,刘路平,涂传林,等.湖北清水江水布垭水电站混凝土面板堆石坝筑坝材料工程特性研究[R].武汉:电力工业部中南勘测设计研究院,1998.
[3] SL-237-1999,土工试验规程[S].。