水力梯度

水力坡降或者水力坡度

水力梯度，又称水力坡降或者水力坡度。指沿渗透途径水头损失与渗透途径长度的比值；可以理解为水流通过单位长度渗透途径为克服摩擦阻力所耗失的机械能；或为克服摩擦力而使水以一定流速流动的驱动力；或为在含水层中沿水流方向每单位距离的水头下降值（任意两点的水位差与该两点间的距离之比）。

简介

水力梯度是指沿水流方向上单位渗透途径上的水头损失。地下水在运动过程中要克服摩擦阻力，不断消耗机械能，产生水头损失，沿流线方向水头损失最大，水头值下降最快，水头线永远是一条下降的曲线，水头线上某点的曲率，即为该点的水力梯度。或者说水力梯度就是沿地下水流方向上单位渗透途径上的水头损失。在土力学或水力学中，渗透系数、潜蚀破坏等都与水力梯度有着十分密切的关联。

渗透系数

渗透系数也称水力传导系数，是指饱和多孔介质单位水力梯度时的渗流速度。渗透系数不仅取决于岩石的性质（如粒度成分、颗粒排列、充填状况、裂隙性质及其发育程度等，而且与渗透液体的物理性质（容重、黏滞性等）有关。渗透系数可以通过数值模拟反演以及室内实验等方法求得。实验室测定渗透系数可以通过达西定律等方法进行计算。达西定律也称线性渗透定律，是研究渗流和介质渗透性与水力梯度之间的数量关系的重要定律。一般说来，根据达西定律，渗透系数与水力梯度之间无相关关系，但从一些实验研究中发现，水力梯度在一定的条件下对渗透系数是有影响的。当水力梯度较小时，随着水力梯度的增大，渗透系数逐渐减小；渗透系数的变化速率随着水力梯度的不同而不断变化，水力梯度小于0.25时渗透系数的改变较大，当水力梯度大于0.25时渗透系数基本稳定；粗砂介质中水力梯度对渗透系数的影响最大，中砂次之，细砂对渗透系数的影响最小。

潜蚀破坏

潜蚀破坏是指水流在一定水力梯度下产生的较大的动水压力冲刷、挟走细小颗粒或溶蚀岩土体，使岩土体中的孔隙逐渐增大，甚至形成洞穴，导致岩土体松动或破坏，以致产生地表裂缝、塌陷、影响建筑工程的稳定。在黄土和岩溶等地区的岩、土层中最易发生潜蚀作用。潜蚀作用有机械潜蚀和化学潜蚀。潜蚀产生的条件主要有两点：一是有适宜的岩土颗粒组成；二是有足够的水动力条件。潜蚀作用的结果是导致岩石土体结构松动甚至破坏。机械潜蚀和化学潜蚀一般是同时进行的，且二者相互影响，相互促进的。

化学潜蚀

化学潜蚀是指潜蚀作用的一种。是水流从岩土中溶滤并带走可溶盐类，削弱岩石内部联结，使岩土松散的现象。例如，在水库工程中，库水作为一种溶液, 在向坝基移动的过程中会产生水与坝基岩石之间、水与帷幕之间、混凝土之间的相互作用，坝基水质特征的形成是这些作用共同作用的结果，但它可能引起坝基软弱岩层的化学潜蚀 (包括对帷幕、混凝土的侵蚀)。化学潜蚀常为机械潜蚀创造了流通条件。

机械潜蚀

地下水渗流产生的动水压力小于土颗粒的有效重度，即渗流水力坡度小于临界水利坡度，虽然不会发生流砂，但是土中细小颗粒仍有可能穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流携带而走。时间长了，将在土中形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加，这种现象称之为机械潜蚀。

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