渗透变形破坏典型事例及其防治

渗透变形破坏典型事例及其防治

岩土体在地下水渗透力（动水压力）的作用下，部分颗粒或整体发生移动，引起岩土体的变形和破坏的作用和现象。表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等。渗透水流作用于岩土上的力称为渗透水压或动水压力，只要有渗流存在就存在这种压力，当此力达到一定大小时，岩土中的某颗粒就会被渗透水流携带和搬运，从而引起沿岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。主要破坏形式有管涌、流沙、潜蚀等。破坏对象主要有土坝、地基、隧道等，下面分类叙述。

1、土坝失事主要有渗透变形、滑坡和开裂，其中渗透变形是主要的。据统计，渗透变形所造成的土坝失事占总失事土坝的百分比：我国为29%。美国为39%，日本为44%，瑞典为40%，西班牙为40%。渗流控制包括控制渗流坡降或渗流流速、下游剩余水头和渗流流量。渗流控制既要防渗也要排渗。水平防渗措施，以往有利用坝前天然的相对不透水层作为铺盖的，现多采用人工铺盖。垂直防渗措施。以往多采用开挖截水槽回填粘土或多排帷幕灌浆。80年代以来发展了一些新的垂直防渗措施。包括劈裂灌浆。高压定向喷射灌浆，土工织物的应用。坝基岩溶投反滤材料灌浆，冲抓套井防渗墙，倒挂井防渗墙和射水造孔混凝土墙等。例如1979年5日垮坝失事的东榆林水库，垮坝使受灾面积5万多亩．经过坝基渗流稳定分析．坝基出逸坡降在最低位时也太于允许渗透坡降，说明存在坝基渗透变形问题．坝基采用塑膜防渗后水库可投入高蓄位运行，且坝基出逸坡降均小于或

接近允许值，解决了坝基渗透变形问题。采用单层聚氯乙烯塑膜，其厚度约0.2 mm．塑膜铺设选用搭接法和埋八法。用热压电辑处理，搭接宽度为10——20 cm 预留伸缩缝长度匀塑膜长的3～5cm，保护层厚度大于冻土层厚度，取1.5m．接触层(细土)厚度10cm．塑膜通过热沥青贴接法与混凝土建筑枷衔接，除用1.5 m厚砂壤土覆盖外，还以干砌石，砂砾料垫层睬护。

2、软土地基中深基坑开挖过程中易于出现的流土、管涌和突涌等渗透变形问题。在沿海及长江下游平原地区，高层建筑的基础多数是座落在软土地基上其地基土体成因主要是河流相、浅海一湖相，岩性多为粉细砂土、淤泥质粉土、淤泥质粘土等，其厚度不等且分布极不均匀这些土层的特点是形成时代晚，孔隙度大，结构疏松，处于欠固结状态，为高敏感土层。由于高层建筑地基基坑工程的特殊性和软土地区地基土体地质条件的复杂性，在软土地区进行基坑开挖时，必须进行降排水，从而产生基坑内外水头差，在高水头差的作用下易于出现渗透变形问题。渗透变形主要有流土、管涌、突涌等形式。对于基坑工程来说，如何判定基坑渗透变形类型是确保基坑稳定性的一项非常重要的研究课题。基坑开挖渗透变形问题的技术控制主要有：设置合理的降水、止水、回灌水系统，构筑恰当的挡土、止水设施，规范施工严密监测。例如：南京市位于长江路附近的某大厦基坑事故，就是一起典型的由于基坑开挖过程中降排水引起基坑周围土体发生渗透变形而造成的深基坑事故．从监测结果来看，主要是流土和管涌两种变形形式．造成事故的原因是钻孔灌注桩外层的薄壁素混凝土连

续墙止水帷幕的施工质量存在问题，主要为深部的薄壁素混凝土连续墙水泥用量不足、不均匀，造成薄壁连续墙存在许多缺陷．南京市组织有关单位的专家进行现场事故调查，其结论也证明了这一点。在深基坑工程事故中，由土体渗透变形而引起的工程事故占有很高的比例，因此，在高层建筑地基工程地质勘测、设计和施工过程中要严格按照高层建筑勘察规范进行，认真分析研究软土的结构特征、物理力学性质、水文地质条件，分析研究土体渗透变形特征，判断土体渗透变形的可能性，提出合理的基坑支护和防水止水方案，预测因工程活动所引起的地质环境变化和基坑可能出现的岩土工程问题，加强施工地质和基坑稳定性监测工作。

3、在含水层中开挖隧道，由于地下水流连续性被破坏，必然导致地下水不断流人隧道，如不采取措施，在动水压力下就可能引起管涌、流土和边坡失稳现象。例如，南京某隧道，该隧道所穿越的地层具有砂土层(主要是粉细砂)和粘土层的二元结构特征。粉细砂层在其中广泛分布，砂土结构松散，富水性、渗透性好，在基坑和隧道开挖过程中，含水层被揭露，基坑和隧道成为地下水排泄空间。该隧道主要在土层中进行，由于区内地下水埋深较浅，在开挖中必须防止商水头差作用下的渗透变形。构筑适当厚度和深度的地下防渗墙可起到防渗作用。由于覆盖层较厚，防渗墙难以构筑至基岩，且工程所处土层的渗透性较好，有必要对防渗墙的深度和厚度进行专门研究初步研究表明，在考虑基坑排水能力的情况下，可适当减小防渗墙的深度。

在渗透力作用下，土体常产生流土和管涌两种渗透变形。所谓流

土是指土体在渗透力作用下，表层某一范围内的土颗粒或颗粒群体同时发生移动的现象。管涌是指土体在渗透力作用下，土体中的细颗粒通过粗颗粒的孔隙被水流冲走的现象。目前，工程上常用的防渗措施有：深层搅拌法、高压喷射灌浆、砼防渗墙和土工膜等。对于软土地区的水工建筑物地基，经常会遇到由渗流引起的稳定问题，若不及时加以防治，就会酿成整个建筑物的毁坏。例如，新沂河是沂沛泗流域的主要泄洪道之一。大小陆湖段位于新沂河南堤沛阳与灌南交界处，该段在取土复堤施工中，因对场地土质分布了解不够，将新沂河河床内的天然不透水覆盖层挖穿，致使下伏砂壤土和粉细砂裸露，透水层与堤外沂南小河连通，造成了堤基下的严重渗漏。汛期行洪时，堤背坡脚及青坎局部出现涌泉冒砂的现象。在对沂南小河疏浚时，局部地段甚至出现了“砂沸”现象。因此，该段成为防讯的重点险工段。新沂河大小陆湖段堤基土渗透变形成功防治的经验告诉我们：对于堤基渗透变形的处治应根据渗透变形的型式、工程地质条件、施工条件和经济效益等进行综合考虑；另一方面，也提示我们，在河流疏浚和整治过程中，应对场地土质分布进行详细勘察，防止人为破坏地质结构而发生工程事故。