渗透破坏

土木工程术语

渗透破坏是指土工建筑物及地基由于渗流而出现的变形或破坏。渗透破坏的类型主要有流土、管涌、接触流土和接触冲刷四种。对单一土层主要发生流土和管涌破坏，而接触流土和接触冲刷主要发生在两种土层的接触面处。

简述

渗透破坏是在渗流动水压力作用下，受各种因素影响或控制的一种工程的或天然的土体破坏变形，而在工程活动过程中，较易见到其全过程。但是，由于影响团素或所处的地质条件不同，或在相同地质条件下而工程性质不同，渗透破坏常表现有不同形式。渗透破坏的形式一般有潜蚀、流砂和接触冲刷。潜蚀（管涌），系渗流削弱土体内部连结，将土体较细颗粒移动或挟走的作用和现象。结果使土体结构变松，孔隙增大，强度降低，甚至形成孔洞和表层塌陷，危及建筑物完全。流砂（流土），系渗流将土体的所有颗粒同时浮动、流动或整块移动。它常发生在大坝下游坡脚或基坑斜坡处，可能导致建筑物毁决或斜坡塌滑。接触冲刷，系指粗细粒土层接触时，在平行或垂直于接触面的渗流作用下，细颗粒被冲动挟走，以至细粒土层被冲刷掏空，危及建筑物安全。当建筑物与性质相同或不同的土层接触处，由于接触松驰而产生集中渗流所造成的冲刷，也属接触冲刷。上述三者中的接触冲刷，显然是潜蚀的特殊形式。实际上，渗透破坏仅为流砂和潜蚀两种类型。

影响因素

渗透破坏的发生和发展条件中，具有动水压力的渗流显示着主导作用。在一定的水动力条件之下，岩土的性质、结构及地质构造，是渗透破坏的根本条件。

土的物理力学性质是影响渗透破坏的根本因素。土颗粒成分的不均匀程度、容重、紧密度、渗透性，以及粘性土的凝聚力等，对渗透破坏都有很大影响。土的容重与其孔隙度有关，一种土的孔隙愈少，容重愈大；容重大便不易被渗流破坏。土的紧密度也具有相似的作用。土的渗透系数大小及其变化，对土中渗流动水压力的分布有很大影响。渗透破坏中渗流不仅要克服土粒重量，还需克服颗粒间的摩擦力，对粘性土还须克服凝聚力；同时，渗流还必须首先克服粘性土的起始水力坡度。因此，在同样水动力条件下，粘性土抵抗渗透破坏的能力比砂土大些。

除此之外，地质结构对渗透破坏的影响显著，绝不能脱离地质结构及岩性变化而对不同地点一律对待。渗流特征、地形条件也是影响渗透破坏的重要条件。

类型

自20世纪50年代以来，对土体渗透破坏的研究主要从宏观对比深入到机制研究。根据渗透破坏的机制，将破坏形式分为流土、管涌、接触流失和接触冲刷四种形式，称为土的渗透破坏的四种模式。其中，前两种式发生在单一土层中，后两种模式发生在成层土中。

1．流土

在上升流的作用下，当动水压力超过土重度时，土体的表面隆起、浮动或某一颗粒群的同时起动而流失的现象称为流土。流土主要发生在渗流出口无任何保护的部位。流土可使土体完全丧失强度，危及建筑物的安全。

2．管涌

在渗流的作用下，土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中流失的现象称为管涌。管涌主要发生在内部结构不稳定的砂砾石层中。

3．接触流失

在土层分层较分明且渗透系数差别很大的两个土层中，当渗流垂直于层面运动时，将细粒层(渗透系数较小层)的细颗粒带入粗粒层(渗透系数较大层)的现象称为接触流失。接触流失包括接触流土和接触管涌两种类型。

4．接触冲刷

渗流沿着两种不同粒径组成的土层层面发生带走细颗粒的现象称为接触冲刷。在自然界中，沿两种介质界面，如建筑物与地基、土坝与涵管等接触面流动促成的冲刷均属于此破坏类型。

防治

防治渗透变形，一般可采取两方面的措施：一是降低土体中的水力梯度，具体方法是在上游设置垂直防渗或水平防渗设施，垂直防渗设施有地下连续墙、板桩、齿槽、帷幕灌浆等，水平防渗设施是在上游设置不透水铺盖。二是在建筑物下游位置设置减压井、减压沟，贯穿上部弱透水层，使局部较高的水力梯度降下来，或在渗流逸出处增设反滤层、加盖重增大渗流路径，减小水力梯度。

防治管涌的措施是改变土颗粒的几何条件，亦即在渗流逸出部位设置反滤层。反滤层一般由1~3层级配均匀的砂砾组成，各层之间均保证不让上一层的细颗粒从下一层粗颗粒中流出。用土工布、土土网垫等材料作反滤层，防止细颗粒被带出很有效，并且施工简单，造价低廉。

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