[拼音]：tu de shentouxing

[外文]：seepage behaviour of soil

土是一種多孔介質(zhì)，由固體顆粒組成的骨架和充填骨架間孔隙的流體（水和空氣）所組成（見(jiàn)土的工程性質(zhì)）。骨架間的孔隙是連通的，孔隙中的流體可以在本身重力和其他外力作用下在孔隙中流動(dòng)，這就是土中水的滲流運(yùn)動(dòng)。對(duì)土中水的滲透性的研究是土力學(xué)中一個(gè)重要課題。它與土的強(qiáng)度、變形等力學(xué)特性有緊密聯(lián)系，土中水的滲透規(guī)律是土的本構(gòu)定律的一個(gè)重要組成部分，在許多工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

土的滲透規(guī)律

土中水或空氣可以在水頭差、電位差、溫度差、鹽濃度差等勢(shì)能作用下產(chǎn)生相應(yīng)的滲流運(yùn)動(dòng)，其最終的合成運(yùn)動(dòng)就是這些個(gè)別運(yùn)動(dòng)的向量和。土力學(xué)中一般研究在水力梯度作用下孔隙水的滲流運(yùn)動(dòng)。

飽和土滲透規(guī)律

基本形式是法國(guó)工程師H.-P.-G.達(dá)西在1855年提出的，其表達(dá)式為

v＝-Ki　　　　　　　　　　(1)

即滲透流速v與水力梯度i呈線性關(guān)系。 比例常數(shù)K稱(chēng)為滲透系數(shù)，K值由干凈礫石的10¹厘米/秒變化到純粘土的小于10^-9厘米/秒，相差達(dá)10¹⁰倍以上。

達(dá)西定律是均勻不可壓縮流體的單向滲流運(yùn)動(dòng)方程。可用微分形式推廣到二向和三向滲流。一般可以向量形式表達(dá)為

q＝-Ki＝-Kgradh　　　　　　　(2)

對(duì)不均勻流體、可壓縮流體、多相流、非飽和滲流等條件下的運(yùn)動(dòng)方程，也常采用和達(dá)西定律相似的表達(dá)式。

土中水的滲流運(yùn)動(dòng)可分為層流和紊流兩種基本類(lèi)型，還有一個(gè)過(guò)渡區(qū)，各有不同的滲透規(guī)律。一般認(rèn)為達(dá)西定律僅適用于層流區(qū)，其適用上限為層流區(qū)和過(guò)渡區(qū)的分界點(diǎn)。在層流區(qū)內(nèi)的細(xì)粒土，由于土和土粒表面的相互作用，或細(xì)顆粒和氣泡在孔隙中移動(dòng)而使?jié)B透性發(fā)生變化，也會(huì)使?jié)B流偏離達(dá)西定律，尤以小流速、小比降時(shí)為甚，此即達(dá)西定律適用的下限。實(shí)驗(yàn)研究表明，除堆石體、排水體可能超過(guò)其適用上限，密實(shí)的高塑性粘土或細(xì)顆?？赡茉诳紫吨凶杂梢苿?dòng)的土，也可能有偏離外，土力學(xué)中涉及的多數(shù)對(duì)象，都在達(dá)西定律適用范圍之內(nèi)。

超過(guò)達(dá)西定律上限的非線性規(guī)律可表達(dá)為

v＝Gi^m　　　m＝0.5～1.0　　　 (3)

粘土偏離達(dá)西定律的非線性規(guī)律一般有兩種形式，其一認(rèn)為有一起始比降，小于它時(shí)無(wú)滲流；另一為v–i關(guān)系是通過(guò)原點(diǎn)的曲線，不存在起始比降。

非飽和土滲透規(guī)律

非飽和土孔隙中同時(shí)存在水和空氣。高飽和度時(shí)，氣相封閉在液相之間，形成氣封閉系統(tǒng)，只有一個(gè)透水性K_w。中等飽和度時(shí)，氣相和液相都是連通的，形成雙開(kāi)敞系統(tǒng)，有透水性K_w和透氣性K_a兩個(gè)滲透性，要用分別控制孔隙水和氣壓力的方法，保持滲透過(guò)程中結(jié)構(gòu)和飽和度不變，分別予以測(cè)定。

流網(wǎng)及滲流

流網(wǎng)包括相互正交的兩組曲線，一組是與水流途徑相符合的流線，另一組為各點(diǎn)有相同水頭的等勢(shì)線。流網(wǎng)的性質(zhì)：

（1）相鄰流線間的每一流槽，通過(guò)的滲流量相同；

（2）兩相鄰等勢(shì)線間的水頭差相等；

（3）流線與等勢(shì)線正交；

（4）對(duì)均勻土而言，由相鄰流線與等勢(shì)線圍成極為近似的正方形；

（5）流網(wǎng)的任一點(diǎn)，等勢(shì)線間距與水力梯度成反比，而流線間距則與滲透速度成正比。因此，可從流網(wǎng)計(jì)算各點(diǎn)的水力梯度、作用水頭和滲透水壓力，供穩(wěn)定分析和滲流控制設(shè)計(jì)之用。

流網(wǎng)圖可以用模擬試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算方法求得，對(duì)簡(jiǎn)單邊界條件，也可用理論分析求解，甚至用目測(cè)繪制。

土的滲透穩(wěn)定性

在一定滲透梯度下，無(wú)粘性土中的細(xì)顆粒隨滲透水流移動(dòng)并帶出邊界面，或邊界上小塊土體整體浮動(dòng)的現(xiàn)象，稱(chēng)土體的滲透變形，前者稱(chēng)管涌，后者稱(chēng)流土，是土體滲透破壞的主要形式，并以臨界水力梯度作為判別標(biāo)準(zhǔn)。均勻粉細(xì)砂、缺乏中間粒徑的砂礫料等，滲透穩(wěn)定性是較差的。

粘性土滲透破壞的主要形式是邊界面上的剝落和沿裂縫的沖刷。其抵抗?jié)B透破壞的能力與粘土礦物、物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性等密切相關(guān)：具有穩(wěn)定膠結(jié)的團(tuán)粒粘土的滲透穩(wěn)定性好，而不穩(wěn)定膠結(jié)的分散性粘土的滲透穩(wěn)定性差。

為了保護(hù)土體不在邊界面上發(fā)生管涌、流土、接觸沖刷、接觸流土等形式的滲透變形現(xiàn)象，常常采用反濾層的工程措施，使?jié)B透水可以自由流出土體，而不將土粒帶走，從而提高抗?jié)B能力。70年代以來(lái)，用土工織物作為反濾層已逐漸推廣應(yīng)用。

水力劈裂

土體中某點(diǎn)的外加水壓力大于該點(diǎn)的小主應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度之和時(shí)，即將開(kāi)裂而使水的滲流量大大增加，而在水壓力降低到一定數(shù)值時(shí)又重新閉合的現(xiàn)象稱(chēng)水力劈裂效應(yīng)。

在用原位注水試驗(yàn)測(cè)定滲透系數(shù)時(shí)，水壓力不應(yīng)引起土體的水力劈裂，以免得到偏大結(jié)果，也不能單純用鉆孔失水作為土體中存在裂縫的佐證。水力劈裂現(xiàn)象還可用以測(cè)定原位土體的側(cè)壓力，用劈裂灌漿處理不可灌土體等。

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標(biāo)簽：土的滲透性

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文章名稱(chēng)：《土的滲透性》

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