第一章 土的渗透性和渗流问题
? 一 渗透力和临界水力坡度渗透变形
? （一） 渗透力
hw
Lw
?h
h2
0 0
h1 土粒
渗
流
j
图 1-1 渗流破坏示意 图 1-2渗流力概念
土体的受力分析
= +W W′
J J′
WW
水土整体 土骨架 水体
R R
γwhw γwhw
γwh1 γwh1
渗流时两种隔离体取法图 1-3
把土骨架和水分开来取隔离体
土柱内土骨架 上作用的力：
土粒有效重量 W′= γ′L
总渗透力 J=jL
下部支反力 R
土柱内土孔隙水隔离体上作用的力：
L长水柱重量 Ww=L γw
水柱上下两端面的边界水压力,γwHw
和 γwH1
把土骨架和水分开来取隔离体
土柱内土粒对水流的总阻力
J′=j′L=J
根据 水体隔离体的平衡条件：
γwHw+ Ww+ J′= γwH1
j′= γw⊿ h／ L= γwi=J
J 为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致。
（二）临界水力坡度
当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发
生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流
土的临界状态时的水力坡度 icr.
显然：
W′- J =R=0
?′L - jL=0
icr= ?′／ γw
土的渗透变形 (或渗透破坏 )
? 土工建筑及地基由于
渗流作用而出现的变形
或破坏称为渗透变形或
渗透破坏，典型的渗透
破坏有两种
? 流土
? 典型的流土破坏：
当坝体建筑在双层地基
上时，在下游坝脚处出
现土表面隆起，砂粒涌
出，以致整块土 体被
渗透水流抬起的现象。
?
? 砂沸：（ cu<10),地表出
现小泉眼，冒气泡，颗
粒发生浮动，跳跃。
? 流土的可能性判别：
? 若 i<icr,土体处于稳定
状态； 若 i>icr,土体发
生流土破坏；
? 若 i=icr,土体处于临界
状态；
图 1-4 流土动画
管 涌
在渗透水流作用下，土中
的颗粒在粗颗粒形成的孔
隙中移动；最终在土体内
形成贯通的渗流管道。
管涌 的可能性判别：
? （ 1） 几何条件：
? 土中粗颗粒所构成的孔隙
直径必须大于细颗粒的孔
隙直径
? （ 2）水力条件：
? 级配连续 icr=0.2--0.4
? 级配不连续 icr=0,1--0.3 图 1-5管涌动画
? 一 渗透力和临界水力坡度渗透变形
? （一） 渗透力
hw
Lw
?h
h2
0 0
h1 土粒
渗
流
j
图 1-1 渗流破坏示意 图 1-2渗流力概念
土体的受力分析
= +W W′
J J′
WW
水土整体 土骨架 水体
R R
γwhw γwhw
γwh1 γwh1
渗流时两种隔离体取法图 1-3
把土骨架和水分开来取隔离体
土柱内土骨架 上作用的力：
土粒有效重量 W′= γ′L
总渗透力 J=jL
下部支反力 R
土柱内土孔隙水隔离体上作用的力：
L长水柱重量 Ww=L γw
水柱上下两端面的边界水压力,γwHw
和 γwH1
把土骨架和水分开来取隔离体
土柱内土粒对水流的总阻力
J′=j′L=J
根据 水体隔离体的平衡条件：
γwHw+ Ww+ J′= γwH1
j′= γw⊿ h／ L= γwi=J
J 为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致。
（二）临界水力坡度
当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发
生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流
土的临界状态时的水力坡度 icr.
显然：
W′- J =R=0
?′L - jL=0
icr= ?′／ γw
土的渗透变形 (或渗透破坏 )
? 土工建筑及地基由于
渗流作用而出现的变形
或破坏称为渗透变形或
渗透破坏，典型的渗透
破坏有两种
? 流土
? 典型的流土破坏：
当坝体建筑在双层地基
上时，在下游坝脚处出
现土表面隆起，砂粒涌
出，以致整块土 体被
渗透水流抬起的现象。
?
? 砂沸：（ cu<10),地表出
现小泉眼，冒气泡，颗
粒发生浮动，跳跃。
? 流土的可能性判别：
? 若 i<icr,土体处于稳定
状态； 若 i>icr,土体发
生流土破坏；
? 若 i=icr,土体处于临界
状态；
图 1-4 流土动画
管 涌
在渗透水流作用下，土中
的颗粒在粗颗粒形成的孔
隙中移动；最终在土体内
形成贯通的渗流管道。
管涌 的可能性判别：
? （ 1） 几何条件：
? 土中粗颗粒所构成的孔隙
直径必须大于细颗粒的孔
隙直径
? （ 2）水力条件：
? 级配连续 icr=0.2--0.4
? 级配不连续 icr=0,1--0.3 图 1-5管涌动画
