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