第十三章渗透变形工程地质研究
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表13-1 固结硬度不同的砂土的实测允许梯度 颗粒分析分 布曲线 双众数或多 众数（双峰 或多峰）缺 乏中间粒径 双众数或多 众数 结构 松散 粘粒含量 （％） 地质时代 第四纪粗砂 不等粒 系数 >20 10—20 10—20 <10 2—3 3—4 >4 25—50 25 >25 Jcr 0.3 0.6 0.9 >0.9 J允许 0.1 0.2 0.3 >0.3 0.2 0.3 >0.3
细粒含量（％）
渗 透 破 坏 梯 度
图10-6 渗透破坏梯度与细粒含量关系图
§13.3 渗透变形可能性的判定
2）当它们的不均粒系数小于1：20。渗透变形型式为流土时， 则可采用临界水力坡度与不均粒系数关系曲线求取。 砂土 和砂砾土管涌临界水力梯度，可采用细颗粒含量与渗透破 坏坡降关系曲线求得临界水力梯度
I cr
C u=
d 60 d 10
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(二)细颗粒含量 只有较多量的粗大颗粒构成骨架，才能形成直径较大的孔隙， 易于产生潜蚀。如细颗粒达到一定含量致使颗粒间不能相互接触， 不能由它构成骨架，则孔隙大小取决于细颗粒，则比较难以潜蚀。 实验资料证实：当细粒含量达20%-30%时，产生渗透变形所需 的水力梯度值急剧增大；
管涌可以多种方式出现，如涌、土裂隙管涌和虫(兽)穴管涌等。 历史上很多缺堤事件，也是管涌而产生的，所以管涌如猛兽。1998 年，九江大堤是因为管涌而缺口的。
§13.1 基本概念及研究意义
由于工程活动所引起起的潜蚀和管涌更为常见。如开 挖深基坑或采矿竖井穿过饱水粉细砂层，在基坑或竖井中大 量排除地下水，造成坑(井)内与边壁之间的大水头差，地下 水层便会携带大量砂土由边壁涌入坑(井)之中，这就是工程 中通称的流砂(qllick sand)。
还可以进一步根据累积曲线求出不均匀系数来判断： Cu<10------流土 Cu >20-----潜蚀 Cu 在10-20之间-----两种均可能发生
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.2 确定坝基各点的实际水力梯度
目前确定坝基实际水力梯度的方法有理论计算法、绘制流网的图
解法、水电比拟法及观测法等。其中绘制流网比较简便而可靠。初步 判定时可采用理论计算方法。
8.0
2041 .5 1：2
.75 1：0 .0 1：3
4.0 1： 0.8 1： 1. 0
塌 坑 中 心 线
粘土质粘土
1988 1982
图13--9 黄洋河土坝剖面及心墙脚处接触流土所形成的塌坑 （据刘森，1979）
§13.3 渗透变形可能性的判定
渗透变形的预测步骤:
1.据土体类型和性质 ，判定是否会产生渗透变形及渗透变形的 类型。
§13.1 基本概念及研究意义
潜蚀使得岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流
携走，从而引起岩土的结构变松，强度降降低，甚至整体发生
破坏。这种工程动力地质作用或现象称之为渗透变形或渗透破 坏。
强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞，孔洞又会促
使渗透途经已经缩短、水力梯度有所增大的渗流向它集中，而 在孔洞末端集中的渗透水流就具有更大的侵蚀能力，所以孔洞 就不断沿最大水力梯度线溯源发展，最终形成一条水流集中的 管道，由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒，即管涌 （piping）。是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质 作用，往往形成地质灾害。
§13.1 基本概念及研究意义
§13.1 基本概念及研究意义
渗透变形的类型与特点
渗透水流通过一系列的特有的作用过程使土体中某些颗 粒松动、脱离、被水携带和搬运，导致土中形成孔洞通道及 孔洞通道的不断向源延伸和扩大。这些作用包括：
淋蚀或渗流侵蚀
当土层中细小颗粒小于与之呈互层状产出的砂、砾层中 的孔隙，则细小颗粒可被渗透水流所携带，并穿过这些孔隙 通道而被搬运走。，土中的细微裂缝、虫孔、兽穴、根孔等 大孔洞也可成为地下水流搬运细小颗粒的通道。这种渗透水 流的选择性侵蚀，可能是土中管道开始形成的主导方式。
第三纪湖相 砂
致密 t＝0.5— 0.7
§13.2 土石渗透变形的产生条件
允许
(五)粘粒含量 粘粒பைடு நூலகம்量增多增加土
1.0 0.8 0.6 0.4
的内聚力，增加土的抗潜
蚀能力。
表 13-2 软弱夹层渗透变形破坏梯度表 水库名称 青山 丹江口 葛洲坝 陈食 渡口石 渗透破坏的夹层性质 F4 泥化夹层 F26 破碎夹层 F080 破碎带 202 泥化夹层 坝基风化裂隙夹泥 坝基风化裂隙夹泥 破坏梯度 2.42 >12 >40 5.2—6.96 4.0 3.3
愈大，说明土愈不均匀，级配愈好。
Cu<10------流土 Cu >20-----潜蚀
Cu 在10-20之间-----两种均可能发生
研究临界水力梯度与不均粒系数之间的关系表明：砂土的Cu 值愈小(土粒愈均匀)则Jcr值愈大，即产生流土的临界水力梯度较潜
蚀的要大。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(四)压密固结程度 经过压密固结的土不仅孔隙度有所降低，粒间嵌合 力也有所增强，必然要经过渗流力浮动以后才能悬浮。 其临界梯度和允许梯度显著高于颗粒成分相近但未经固 结的土。
§13.1 基本概念及研究意义
渗流面蚀
饱水敏感土于斜坡面出露，集中渗流可携带其出口处的土粒顺流 而下将之搬运走，于是出口处首先形成一凹入龛并累进性切入坡内， 逐步发展为一个地下管道。使渗流流线聚敛的因素有地形、岩性或细 微裂隙等。
孔道冲刷
土或易蚀基岩中的孔洞或管道开始形成之后，通过这类孔道流 动的集中水流即可冲刷孔道壁、冲走可由壁上脱落下来的颗粒而使孔 道不断扩大。
渗 透 破 坏 梯 度
当细粒含量<20%， 破坏(临点)梯度<0.5， 较公式计算值(0.81.2)小得多，这可能 是由于土的结构和孔 隙不均一的缘故。
细粒含量（％）
图10-6
渗透破坏梯度与细粒含量关系图
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(三)、土的级配特征 土的级配特征可用土的不均粒系数Cu表示(Cu =d60/d10) Cu值
→→计算出不均粒系数和细颗粒的百分含量 →→判别渗透变形的类型。
§13.3 渗透变形可能性的判定
主要根据土的颗粒分析资料。可根据累积曲线和分布曲线的形 状来判定。
百 分 含 量 （%） 单峰
次峰
累积曲线 分布曲线
粒径（
）
图13-10 颗粒分析曲线形式与渗透变形类型 Ⅰ--潜蚀； Ⅱ---流土；Ⅲ-- 潜蚀或流土
渗透压力达到一定值时，土中的某些颗粒就会被渗透 水流携带和搬运，这种地下水的侵蚀作用称为潜蚀。潜蚀 包括机械潜蚀和化学潜蚀。 机械潜蚀作用：指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒 携走，而较大的颗粒仍留在原处。 化学潜蚀作用：指当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结 物时，水流溶蚀了它们，使土的结构变松，孔隙度增大， 水流的渗透能力加强。 机械潜蚀和化学潜蚀一般是同时进行的，且二者是相 互影响、相互促进的。
水流由下往上渗透时一 旦当动水压力与土体的水下重 量相等时，土体将处于悬浮状 态而发生流土。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
土体的水下重量： 若dp＝dq：
临界水力梯度Jcr
即：
----太沙基公式
即:土粒的密度愈大，孔隙率愈小，则临界水力梯度愈大，也即土体愈 不易发 生渗透变形（流土）。 若砂土粒密度ρs ＝2.65，n＝50％～30％，则：
H
△
图10-10 单层均质各向同性透水层坝基渗透网图
图10-11 双层结构坝基渗透流网图
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.3 确定临界水力梯度和允许 水力梯度
确定临界水力梯度的方法也较多， 有理论计算法、图表法及试验测定 法等，可根据渗透变形的类型、工 程重要性和不同勘察阶段等采用。 1、工程等级较低或初期勘察阶 段，可采用图表法估计临界水力梯 度； 1）砂土和砂砾土管涌临界水力梯度， 可采用细颗粒含量与渗透破坏坡降 关系曲线求得临界水力梯度
§13.2 土石渗透变形的产生条件
引起渗透变形的动力因素是动水压力，一旦当渗流的动水压力达 到岩土的抗渗强度(指岩土抵抗渗透水流作用的能力)时，就发生渗透 变形。
13.2.1 渗透变形的水动力条件
地下水在松散土体中渗流时，土颗粒在水头差作用下承受了来自 水流的渗透力即动水压力。 j I
w
单位土体承 受的土压力
§13.1 基本概念及研究意义
渗透变形一般发生在无粘性土和粉土中。 渗透危害:
1、基坑开挖出现流砂的现象
2、水坝坝基管涌
§13.1 基本概念及研究意义
初始状态 管涌向源 发展状态
潜蚀发展为管涌流网的 变化既管道集水区的扩大
管涌破坏示意图 （a）斜坡条件时 （b）地基条件时 1-管涌堆积颗粒； 2-地下水位； 3-管涌通道； 4-渗流方向
§13.3 渗透变形可能性的判定
100 80 60 40 20 0.02 100 50 20 10 5 2 1.0 0.5 0.2 0.1 0.05
百分含量（％）
粒组粒径（mm） 0.01 （对数坐标）
图13-11
颗粒分析分布曲线与管涌的可能性
--非管涌土； --危险性管涌土； --非危险性管涌土
1、理论计算法
如果坝基为双 层结构，且地层厚度 稳定、透水性均一。
§13.3 渗透变形可能性的判定
则在平面流情况下，坝后渗流溢出段的平均水力梯度(即逸出梯
度)可按下式计算
如果地质条件与上述类似，只是上层在坝上游缺失，则：
§13.3 渗透变形可能性的判定
2、绘制流网法 比较简便，且可靠性较高，所以是常用的方法。 绘出流网图 后，即可确定坝基任一点的水力梯度值，即
2.确定坝基各点，主要是下游坝脚处实际水力梯度。
3.确定临界水力梯度和允许水力梯度。 4.据实际水力梯度和允许水力梯度比较，圈定出可能发生渗透变
形的范围。
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.1 判别渗透变形类型
→→首先应分析坝基地层结构和地形地貌条件
→→初步判定可能产生渗透变形的地段
→→根据颗粒分析资料绘制的累积曲线和分布曲线
渗透变形工程地质研究
§13.1 基本概念及研究意义
渗透水流作用于岩土上的力，称渗透压力或动水压力。 由力的平衡条件： 渗透压力J：
w h1 A w h2 A J J w hA j J / AL w hA / AL w I
§13.1 基本概念及研究意义
但太沙基公式 未考虑土体本身的抗剪强度，所以实测的各种土的临界梯
度往往较上述公式计算结果相差很大。所以有必要进一步分析土的结构特性。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
13.2.2 土石结构及颗粒成分条件 --------土的抗渗强度
土体抗渗强度取决于其本身的结构,制 约渗透变形发生的土体结构特性,包括土中 粗细颗粒直径比例,细粒物质的含量和土的 级配特征,颗粒形状及排列方式等因素。 (一)、粗细粒径比例 只有当土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒 的骨架孔隙直径d0时，才能发生潜蚀。据研 究其最优比为d0/d=8。一般天然无粘性土均 为混粒结构，其孔隙率多为n=39.59%，大颗 粒粒径D与其孔隙d0比为D/d0=2.5。所以有 利于发生潜蚀的粗细粒径比为D/d=20.
§13.1 基本概念及研究意义
管涌更多的 与修建堤坝 相联系
§13.1 基本概念及研究意义
抢险抛土 堵口麻袋
最后的出水口
推测的渗流通道
图13-2 龙凤山土坝出险段实测剖面图 （据刘杰，1979）
§13.1 基本概念及研究意义
潜蚀：即土体中一部分小颗粒被渗透水流携出，较普遍发生 在不均质砂层中 流土：即土体表层某一部分土粒在垂直土层的渗透水流作用 下全部浮动和流走。常发生在大坝下游坡脚有渗透水流逸出 的土层中 接触流土：即渗透水流近于垂直土层运动，当由颗粒粗细相 差悬殊的细粒土进入粗粒土中时，细粒土被水流带入粗粒土 中 接触冲刷：渗透水流方向与土层平行，细粒土与粗粒土接触 面上的土粒受粗粒土中流速较大的水流所冲刷并被它带走。
0.2
（%）
2
6
8
10
粘粒含量
图13--8 允许梯度与粘粒含量关系曲线
测定方式 现场 现场 现场 现场 据破坏时水头推算 据破坏时水头推算
备注 尚未 破坏
§13.2 土石渗透变形的产生条件
13.2.3 渗流出口条件
对于由渗流出口朔源发展的潜蚀 — 管涌型渗透变形，渗流出口
有无适当保护，对渗透变形的产生和发展具有重要的意义。
细粒含量（％）
渗 透 破 坏 梯 度
图10-6 渗透破坏梯度与细粒含量关系图
§13.3 渗透变形可能性的判定
2）当它们的不均粒系数小于1：20。渗透变形型式为流土时， 则可采用临界水力坡度与不均粒系数关系曲线求取。 砂土 和砂砾土管涌临界水力梯度，可采用细颗粒含量与渗透破 坏坡降关系曲线求得临界水力梯度
I cr
C u=
d 60 d 10
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(二)细颗粒含量 只有较多量的粗大颗粒构成骨架，才能形成直径较大的孔隙， 易于产生潜蚀。如细颗粒达到一定含量致使颗粒间不能相互接触， 不能由它构成骨架，则孔隙大小取决于细颗粒，则比较难以潜蚀。 实验资料证实：当细粒含量达20%-30%时，产生渗透变形所需 的水力梯度值急剧增大；
管涌可以多种方式出现，如涌、土裂隙管涌和虫(兽)穴管涌等。 历史上很多缺堤事件，也是管涌而产生的，所以管涌如猛兽。1998 年，九江大堤是因为管涌而缺口的。
§13.1 基本概念及研究意义
由于工程活动所引起起的潜蚀和管涌更为常见。如开 挖深基坑或采矿竖井穿过饱水粉细砂层，在基坑或竖井中大 量排除地下水，造成坑(井)内与边壁之间的大水头差，地下 水层便会携带大量砂土由边壁涌入坑(井)之中，这就是工程 中通称的流砂(qllick sand)。
还可以进一步根据累积曲线求出不均匀系数来判断： Cu<10------流土 Cu >20-----潜蚀 Cu 在10-20之间-----两种均可能发生
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.2 确定坝基各点的实际水力梯度
目前确定坝基实际水力梯度的方法有理论计算法、绘制流网的图
解法、水电比拟法及观测法等。其中绘制流网比较简便而可靠。初步 判定时可采用理论计算方法。
8.0
2041 .5 1：2
.75 1：0 .0 1：3
4.0 1： 0.8 1： 1. 0
塌 坑 中 心 线
粘土质粘土
1988 1982
图13--9 黄洋河土坝剖面及心墙脚处接触流土所形成的塌坑 （据刘森，1979）
§13.3 渗透变形可能性的判定
渗透变形的预测步骤:
1.据土体类型和性质 ，判定是否会产生渗透变形及渗透变形的 类型。
§13.1 基本概念及研究意义
潜蚀使得岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流
携走，从而引起岩土的结构变松，强度降降低，甚至整体发生
破坏。这种工程动力地质作用或现象称之为渗透变形或渗透破 坏。
强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞，孔洞又会促
使渗透途经已经缩短、水力梯度有所增大的渗流向它集中，而 在孔洞末端集中的渗透水流就具有更大的侵蚀能力，所以孔洞 就不断沿最大水力梯度线溯源发展，最终形成一条水流集中的 管道，由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒，即管涌 （piping）。是由潜蚀强烈发展而出现的一种特有的不良地质 作用，往往形成地质灾害。
§13.1 基本概念及研究意义
§13.1 基本概念及研究意义
渗透变形的类型与特点
渗透水流通过一系列的特有的作用过程使土体中某些颗 粒松动、脱离、被水携带和搬运，导致土中形成孔洞通道及 孔洞通道的不断向源延伸和扩大。这些作用包括：
淋蚀或渗流侵蚀
当土层中细小颗粒小于与之呈互层状产出的砂、砾层中 的孔隙，则细小颗粒可被渗透水流所携带，并穿过这些孔隙 通道而被搬运走。，土中的细微裂缝、虫孔、兽穴、根孔等 大孔洞也可成为地下水流搬运细小颗粒的通道。这种渗透水 流的选择性侵蚀，可能是土中管道开始形成的主导方式。
第三纪湖相 砂
致密 t＝0.5— 0.7
§13.2 土石渗透变形的产生条件
允许
(五)粘粒含量 粘粒பைடு நூலகம்量增多增加土
1.0 0.8 0.6 0.4
的内聚力，增加土的抗潜
蚀能力。
表 13-2 软弱夹层渗透变形破坏梯度表 水库名称 青山 丹江口 葛洲坝 陈食 渡口石 渗透破坏的夹层性质 F4 泥化夹层 F26 破碎夹层 F080 破碎带 202 泥化夹层 坝基风化裂隙夹泥 坝基风化裂隙夹泥 破坏梯度 2.42 >12 >40 5.2—6.96 4.0 3.3
愈大，说明土愈不均匀，级配愈好。
Cu<10------流土 Cu >20-----潜蚀
Cu 在10-20之间-----两种均可能发生
研究临界水力梯度与不均粒系数之间的关系表明：砂土的Cu 值愈小(土粒愈均匀)则Jcr值愈大，即产生流土的临界水力梯度较潜
蚀的要大。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(四)压密固结程度 经过压密固结的土不仅孔隙度有所降低，粒间嵌合 力也有所增强，必然要经过渗流力浮动以后才能悬浮。 其临界梯度和允许梯度显著高于颗粒成分相近但未经固 结的土。
§13.1 基本概念及研究意义
渗流面蚀
饱水敏感土于斜坡面出露，集中渗流可携带其出口处的土粒顺流 而下将之搬运走，于是出口处首先形成一凹入龛并累进性切入坡内， 逐步发展为一个地下管道。使渗流流线聚敛的因素有地形、岩性或细 微裂隙等。
孔道冲刷
土或易蚀基岩中的孔洞或管道开始形成之后，通过这类孔道流 动的集中水流即可冲刷孔道壁、冲走可由壁上脱落下来的颗粒而使孔 道不断扩大。
渗 透 破 坏 梯 度
当细粒含量<20%， 破坏(临点)梯度<0.5， 较公式计算值(0.81.2)小得多，这可能 是由于土的结构和孔 隙不均一的缘故。
细粒含量（％）
图10-6
渗透破坏梯度与细粒含量关系图
§13.2 土石渗透变形的产生条件
(三)、土的级配特征 土的级配特征可用土的不均粒系数Cu表示(Cu =d60/d10) Cu值
→→计算出不均粒系数和细颗粒的百分含量 →→判别渗透变形的类型。
§13.3 渗透变形可能性的判定
主要根据土的颗粒分析资料。可根据累积曲线和分布曲线的形 状来判定。
百 分 含 量 （%） 单峰
次峰
累积曲线 分布曲线
粒径（
）
图13-10 颗粒分析曲线形式与渗透变形类型 Ⅰ--潜蚀； Ⅱ---流土；Ⅲ-- 潜蚀或流土
渗透压力达到一定值时，土中的某些颗粒就会被渗透 水流携带和搬运，这种地下水的侵蚀作用称为潜蚀。潜蚀 包括机械潜蚀和化学潜蚀。 机械潜蚀作用：指渗流的机械冲刷力把细小的土颗粒 携走，而较大的颗粒仍留在原处。 化学潜蚀作用：指当土中含有可溶盐类的颗粒或胶结 物时，水流溶蚀了它们，使土的结构变松，孔隙度增大， 水流的渗透能力加强。 机械潜蚀和化学潜蚀一般是同时进行的，且二者是相 互影响、相互促进的。
水流由下往上渗透时一 旦当动水压力与土体的水下重 量相等时，土体将处于悬浮状 态而发生流土。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
土体的水下重量： 若dp＝dq：
临界水力梯度Jcr
即：
----太沙基公式
即:土粒的密度愈大，孔隙率愈小，则临界水力梯度愈大，也即土体愈 不易发 生渗透变形（流土）。 若砂土粒密度ρs ＝2.65，n＝50％～30％，则：
H
△
图10-10 单层均质各向同性透水层坝基渗透网图
图10-11 双层结构坝基渗透流网图
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.3 确定临界水力梯度和允许 水力梯度
确定临界水力梯度的方法也较多， 有理论计算法、图表法及试验测定 法等，可根据渗透变形的类型、工 程重要性和不同勘察阶段等采用。 1、工程等级较低或初期勘察阶 段，可采用图表法估计临界水力梯 度； 1）砂土和砂砾土管涌临界水力梯度， 可采用细颗粒含量与渗透破坏坡降 关系曲线求得临界水力梯度
§13.2 土石渗透变形的产生条件
引起渗透变形的动力因素是动水压力，一旦当渗流的动水压力达 到岩土的抗渗强度(指岩土抵抗渗透水流作用的能力)时，就发生渗透 变形。
13.2.1 渗透变形的水动力条件
地下水在松散土体中渗流时，土颗粒在水头差作用下承受了来自 水流的渗透力即动水压力。 j I
w
单位土体承 受的土压力
§13.1 基本概念及研究意义
渗透变形一般发生在无粘性土和粉土中。 渗透危害:
1、基坑开挖出现流砂的现象
2、水坝坝基管涌
§13.1 基本概念及研究意义
初始状态 管涌向源 发展状态
潜蚀发展为管涌流网的 变化既管道集水区的扩大
管涌破坏示意图 （a）斜坡条件时 （b）地基条件时 1-管涌堆积颗粒； 2-地下水位； 3-管涌通道； 4-渗流方向
§13.3 渗透变形可能性的判定
100 80 60 40 20 0.02 100 50 20 10 5 2 1.0 0.5 0.2 0.1 0.05
百分含量（％）
粒组粒径（mm） 0.01 （对数坐标）
图13-11
颗粒分析分布曲线与管涌的可能性
--非管涌土； --危险性管涌土； --非危险性管涌土
1、理论计算法
如果坝基为双 层结构，且地层厚度 稳定、透水性均一。
§13.3 渗透变形可能性的判定
则在平面流情况下，坝后渗流溢出段的平均水力梯度(即逸出梯
度)可按下式计算
如果地质条件与上述类似，只是上层在坝上游缺失，则：
§13.3 渗透变形可能性的判定
2、绘制流网法 比较简便，且可靠性较高，所以是常用的方法。 绘出流网图 后，即可确定坝基任一点的水力梯度值，即
2.确定坝基各点，主要是下游坝脚处实际水力梯度。
3.确定临界水力梯度和允许水力梯度。 4.据实际水力梯度和允许水力梯度比较，圈定出可能发生渗透变
形的范围。
§13.3 渗透变形可能性的判定
13.3.1 判别渗透变形类型
→→首先应分析坝基地层结构和地形地貌条件
→→初步判定可能产生渗透变形的地段
→→根据颗粒分析资料绘制的累积曲线和分布曲线
渗透变形工程地质研究
§13.1 基本概念及研究意义
渗透水流作用于岩土上的力，称渗透压力或动水压力。 由力的平衡条件： 渗透压力J：
w h1 A w h2 A J J w hA j J / AL w hA / AL w I
§13.1 基本概念及研究意义
但太沙基公式 未考虑土体本身的抗剪强度，所以实测的各种土的临界梯
度往往较上述公式计算结果相差很大。所以有必要进一步分析土的结构特性。
§13.2 土石渗透变形的产生条件
13.2.2 土石结构及颗粒成分条件 --------土的抗渗强度
土体抗渗强度取决于其本身的结构,制 约渗透变形发生的土体结构特性,包括土中 粗细颗粒直径比例,细粒物质的含量和土的 级配特征,颗粒形状及排列方式等因素。 (一)、粗细粒径比例 只有当土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒 的骨架孔隙直径d0时，才能发生潜蚀。据研 究其最优比为d0/d=8。一般天然无粘性土均 为混粒结构，其孔隙率多为n=39.59%，大颗 粒粒径D与其孔隙d0比为D/d0=2.5。所以有 利于发生潜蚀的粗细粒径比为D/d=20.
§13.1 基本概念及研究意义
管涌更多的 与修建堤坝 相联系
§13.1 基本概念及研究意义
抢险抛土 堵口麻袋
最后的出水口
推测的渗流通道
图13-2 龙凤山土坝出险段实测剖面图 （据刘杰，1979）
§13.1 基本概念及研究意义
潜蚀：即土体中一部分小颗粒被渗透水流携出，较普遍发生 在不均质砂层中 流土：即土体表层某一部分土粒在垂直土层的渗透水流作用 下全部浮动和流走。常发生在大坝下游坡脚有渗透水流逸出 的土层中 接触流土：即渗透水流近于垂直土层运动，当由颗粒粗细相 差悬殊的细粒土进入粗粒土中时，细粒土被水流带入粗粒土 中 接触冲刷：渗透水流方向与土层平行，细粒土与粗粒土接触 面上的土粒受粗粒土中流速较大的水流所冲刷并被它带走。
0.2
（%）
2
6
8
10
粘粒含量
图13--8 允许梯度与粘粒含量关系曲线
测定方式 现场 现场 现场 现场 据破坏时水头推算 据破坏时水头推算
备注 尚未 破坏
§13.2 土石渗透变形的产生条件
13.2.3 渗流出口条件
对于由渗流出口朔源发展的潜蚀 — 管涌型渗透变形，渗流出口
有无适当保护，对渗透变形的产生和发展具有重要的意义。