《工程地質(zhì)學(xué) 第八章 滲透變形工程地質(zhì)研究2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程地質(zhì)學(xué) 第八章 滲透變形工程地質(zhì)研究2（25頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、v 概概 述述v 滲透變形產(chǎn)生的條件滲透變形產(chǎn)生的條件v 滲透變形的預(yù)測滲透變形的預(yù)測v 滲透變形的防治滲透變形的防治提提 要要第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 一、概念一、概念 滲透變形滲透變形：巖土體在地下水滲透力（動：巖土體在地下水滲透力（動水壓力）的作用下，部分顆?；蛘w發(fā)生水壓力）的作用下，部分顆粒或整體發(fā)生移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和移動，引起巖土體的變形和破壞的作用和現(xiàn)象。表現(xiàn)為鼓脹、浮動、斷裂、泉眼、現(xiàn)象。表現(xiàn)為鼓脹、浮動、斷裂、泉眼、沙浮、土體翻動等。沙浮、土體翻動等。二、研究意義二、研究意義堤堤 岸岸 1998年長江洪水險情以滲流險情最為普遍，沿長江6000余處險情中就有4
2、00余處屬滲流險情。其中管涌被視為險中之險。 一般來說，長江中下 游平原沖積地層，上面是粘性土；往下是粉砂、細(xì)砂等，砂層間也有粘性土夾層的，再往下則是砂礫及卵石等強(qiáng)透水層，在河床中露頭與河水相通。 在汛期高水位時由于滲水流經(jīng)強(qiáng)透水層壓力損失很小，堤內(nèi)數(shù)百米范圍內(nèi)粘土層下面仍承受很大的水壓力，如果這股水壓力，沖破了粘土層，下面的粉砂、細(xì)砂就會隨水流出（在沒有反濾層保護(hù)的情況下），從而發(fā)生管涌。 2003年年7月月1日凌晨日凌晨4時，正在施工中的上海軌道交通時，正在施工中的上海軌道交通4號線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生滲號線（浦東南路至南浦大橋）區(qū)間隧道浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)生滲水，隨后
3、大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午水，隨后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9時左右，時左右，地面建筑物中山南路地面建筑物中山南路847號一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其裙房號一幢八層樓房發(fā)生傾斜，其裙房部分倒塌。由于報警及時，所有人員提前撤出，無人員傷亡。部分倒塌。由于報警及時，所有人員提前撤出，無人員傷亡。 三、滲透變形的類型三、滲透變形的類型1.管涌管涌：在滲流作用下，細(xì)在滲流作用下，細(xì)顆粒沿土體骨架中的孔道發(fā)顆粒沿土體骨架中的孔道發(fā)生移動帶走的現(xiàn)象，又稱潛生移動帶走的現(xiàn)象，又稱潛蝕。蝕。根據(jù)滲透方向與重力方向的根據(jù)滲透方向與重力方向的關(guān)系：關(guān)系： 垂直管涌垂直管涌 水平管涌水平管涌2.流土
4、流土：在滲透作用下，土體：在滲透作用下，土體 中的中的顆粒群或團(tuán)塊同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。顆粒群或團(tuán)塊同時發(fā)生移動的現(xiàn)象。常發(fā)生于均質(zhì)砂土層和亞砂土層中。常發(fā)生于均質(zhì)砂土層和亞砂土層中。第二節(jié)第二節(jié) 滲透變形產(chǎn)生的條件滲透變形產(chǎn)生的條件一、滲流的動水壓力及一、滲流的動水壓力及臨界水力梯度臨界水力梯度流入：pA= h1 wg dw 流出：pB= h2 wg dw 滲透壓力：dP=pA-pB=dww dh g dwdlgdFdwdlgdWIgdldhgdldwdPDsat水下重量水下重量dQ=dW-dF=(sat- ) gdl dw = gdl dw動水壓力（D）：單位體積土層所受的滲透壓力當(dāng)當(dāng)dp=
5、dQ時，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，即將時，單元體處于臨界懸浮狀態(tài)，即將發(fā)生流土。發(fā)生流土。此時滲流的水力梯度為此時滲流的水力梯度為臨界水力梯度臨界水力梯度Icr 土的抗?jié)B強(qiáng)度。土的抗?jié)B強(qiáng)度。則有：則有： dw dh g= gdl dw dh/dl= / Icr=dh/dl= / Icr= =(s-1)(1-n) 太沙基公式太沙基公式土粒越密實(shí)，土粒越密實(shí)， n 越小，越小， Icr 越大，土體越不容易越大，土體越不容易發(fā)生滲透變形。發(fā)生滲透變形。土的側(cè)壓力系數(shù)式中：我國水利部門：扎馬林：gctgIcrnn(Icrs)1 (5 . 0)1)(121,管涌的管涌的Icr的求取較為復(fù)雜的求取較為復(fù)雜，
6、通過，通過試驗(yàn)測定試驗(yàn)測定。二、土體性質(zhì)與滲透變形類型二、土體性質(zhì)與滲透變形類型 土體結(jié)構(gòu)包括了土中粗細(xì)顆粒直徑比例、細(xì)粒物質(zhì)含量、土的級配等。1.粗細(xì)顆粒直徑比例粗細(xì)顆粒直徑比例細(xì)粒從空隙中流動最優(yōu)比例：d0/d = 8天然無粘性土 n=0.395 D/ d0 =2.5D/d = 20 有利于管涌d0 ：孔隙直徑d：細(xì)顆粒直徑D：粗顆粒直徑 土體的排列方式?jīng)Q定著土體的排列方式?jīng)Q定著D / d0 的值：的值： 當(dāng)排列疏松時，當(dāng)排列疏松時， D / d0 減小，減小， D/d 減小，有利于滲透變形減小，有利于滲透變形 當(dāng)排列密實(shí)時，當(dāng)排列密實(shí)時， D / d0 增大，增大， D/d 增大，不利于
7、滲透變形增大，不利于滲透變形 2.細(xì)顆粒的含量細(xì)顆粒的含量用細(xì)顆粒含量用細(xì)顆粒含量來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：來判別雙峰型礫土的滲透變形型式：35% 流土流土25% 管涌管涌=25%35% 流土或管涌，取決于礫土的密實(shí)度及細(xì)顆粒的組成流土或管涌，取決于礫土的密實(shí)度及細(xì)顆粒的組成 中等以上密實(shí)度、不均勻系數(shù)較小的細(xì)粒土，發(fā)生流土。中等以上密實(shí)度、不均勻系數(shù)較小的細(xì)粒土，發(fā)生流土。 細(xì)顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的細(xì)顆粒成分中粘粒含量增加，可增大土的凝聚力，土的抗?jié)B強(qiáng)度增加，不易抗?jié)B強(qiáng)度增加，不易 發(fā)生滲透變形。發(fā)生滲透變形。 Cu20 管涌管涌Cu10-20 流土或管涌流土或
8、管涌三、地層組合關(guān)系三、地層組合關(guān)系單一型單一型：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫）：多位于河流的上游，一般為砂卵（礫） 石層，一般發(fā)生管涌，隨著細(xì)粒成分的石層，一般發(fā)生管涌，隨著細(xì)粒成分的 增多，可能流土。增多，可能流土。雙層型雙層型：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完：主要考慮表層粘性土的性質(zhì)、厚度、完 整程度整程度多層型多層型：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透：除考慮表層粘性土層外，還考慮砂層透 鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水鏡體或粘性土層透鏡體或相變等造成水 力梯度力梯度 的突變等原因的突變等原因四、四、 地形地貌條件地形地貌條件 溝谷切割等改變了滲流的補(bǔ)給、滲流的長度、出口條件
9、等五、五、 工程因素工程因素 施工等破壞了表層具有防滲作用的弱透水層。第三節(jié)第三節(jié) 滲透變形的預(yù)測滲透變形的預(yù)測一、預(yù)測步驟一、預(yù)測步驟 1.根據(jù)土體類型和性質(zhì)，判定是否容易發(fā)生滲透變形及變形的類型 2.確定土體中各點(diǎn)的實(shí)際水力梯度 3.確定相對于該土體的臨界水力梯度和允許水力梯度 4.判定滲透變形的可能性及其范圍二、滲透變形類型的確定二、滲透變形類型的確定 1.粗細(xì)顆粒比例 2.細(xì)粒物質(zhì)含量 3.土的級配 三、實(shí)際水力梯度的確定三、實(shí)際水力梯度的確定 常用方法有：常用方法有：v 水力學(xué)方法：計算及圖解水力學(xué)方法：計算及圖解v 模型模擬法模型模擬法v 數(shù)值計算法數(shù)值計算法12111223434
10、222HHIKTTbKTHHIbHH逸平水平式中：、為上、下游壩腳處下層的測壓水位理論計算法：理論計算法：四、臨界水力梯度與允許水力梯度的確定四、臨界水力梯度與允許水力梯度的確定允許水力梯度允許水力梯度：1mmIIcr允 m與地質(zhì)條件和工程重要性有關(guān)：與地質(zhì)條件和工程重要性有關(guān)： 砂土：砂土：m1.5-3.0 粘性土：粘性土：m2.5-4.0m五、滲透變形可能性判定五、滲透變形可能性判定I實(shí)實(shí)I允允 發(fā)生滲透變形發(fā)生滲透變形I實(shí)實(shí)I允允 不發(fā)生滲透變形不發(fā)生滲透變形第四節(jié)第四節(jié) 滲透變形的防治滲透變形的防治一、防治原則一、防治原則1.改變滲流的水動力條件，減少動水壓改變滲流的水動力條件，減少動水壓力即降低水力梯度力即降低水力梯度2.改變土體結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B能力改變土體結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B能力二、防治措施二、防治措施1.垂直截滲：防滲帷幕垂直截滲：防滲帷幕2.鋪蓋鋪蓋3.人工降低地下水位人工降低地下水位4.反濾蓋重反濾蓋重5.物理、化學(xué)方法改造物理、化學(xué)方法改造 凍結(jié)、電動硅化、灌漿（化學(xué)漿液）凍結(jié)、電動硅化、灌漿（化學(xué)漿液）
工程地質(zhì)學(xué) 第八章 滲透變形工程地質(zhì)研究2
