渗透变形工程地质分析
3 土力学(permeability)土的渗透性及渗流
各类土的渗透系数
k反映了土渗透性的强弱
砾砂、粗砂 中砂 细砂、粉砂 粉土 粉质黏土 黏土
10-3~10-4 m/s
10-4~10-5 m/s
10-5~10-6 m/s
10-6~10-8 m/s
10-8~10-9 m/s
10-9~10-12 m/s
砂、砾的透水性强，可以起到排水作用； 粘性土的透水性弱，可以起到截水的作用。 砾砂、粗砂、中砂属强透水材料，粉、细砂属中透水性材料， 粉土属弱透水材料，粉质粘土属于基本不透水材料， 粘土属于不透水材料。
不透水层
成层地基竖向等效渗透系数
Equivalent permeability determination- ertical flow in stratified soil
kV eq H H1 H 2 H 3 Hn kV kV kV kV 1 2 3 n
土石坝坝基坝身渗流
防渗斜墙及铺盖
土石坝
浸润线
渗流量
透水层
不透水层
渗透变形
板桩围护下的基坑渗流
板桩墙
渗水压力
渗流量
基坑
透水层 不透水层
渗透变形
扬压力
水井渗流
Q
天然水面
透水层
渗流量
不透水层
渠道渗流
渗流量
渗流时地下水位
原地下水位
土的渗透性及渗透规律
渗流量
渗透力与渗透变形
渗透变形 渗流滑坡
挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 基坑等地下施工 多雨地区边坡
依据(b) 达西定律 v = ki Kozen-Carman公式表达式
防洪治理工程中堤防渗流稳定分析
防洪治理工程中堤防渗流稳定分析摘要：近年来一旦进入汛期，我国各地河流发生超警以上洪水情况频发，漫堤决口现象凸出，给当地带来严重经济损失，防汛形势日趋严峻。
修筑堤坝是我国最传统、最直接也是最基本的防洪措施，沿河而建，就地取材，有效解除因洪涝灾害给沿河居民生命财产造成的安全隐患。
堤防工程的安全性、稳定性集中表现为边坡稳定、堤身渗流稳定以及坡脚防冲三个方面。
本文旨在对作者设计工作中常遇的防洪治理工程渗流稳定问题进行分析和探讨。
关键词：防洪；渗流稳定渗透变形发生的具体形式及其发展过程与地质情况、土粒级配、水力条件、渗流方向以及有无防渗排渗措施等一系列因素有关，是堤基土体在渗透水流作用下产生的破坏现象，常表现为膨胀、泡泉、砂沸、土层隆起等。
堤防渗流险情类型较多，叫法不尽相同，在土力学中将渗透变形细分为流土、管涌、接触流土和接触冲刷4种，而实际在堤防运行过程中，因堤防工程管理人员对渗流认知以及说法习惯的不同，又将渗透变形笼统的概括为流土和管涌。
但防渗工程的目标是一致的，通过工程手段控制堤基、堤身的渗流水头、坡降、渗流量都在允许范围内，保证堤防安全。
就笔者设计工作中所接触的沱江干流防洪治理工程以及四川省中小河流整治而言，新建及整治防洪工程中多为斜坡式填筑堆土堤。
对于土堤而言，设计期间根据地质勘探资料进行渗流分析计算，研究渗透变形的发生条件，对不满足渗透稳定要求的设计工作采取相应防渗措施是非常必要的。
渗流分析时，常用临界水力坡降J cr指标来判断堤防是否存在渗透破坏的可能。
设计时使用的满足安全系数的水力坡降则称之为允许水力坡降J p，，式中：k a取值与所可能发生的渗透变形形式有关，一般情况下k a=1.5～2，流土对建筑物危害较大时可取2.0，对特别重要的工程也可取2.5。
以沱江泸县境内一防洪治理工程为例进行渗流计算分析，首先需判断堤防是否可能发生渗透破坏，同时确定破坏类型，最后采取有效处理措施。
堤防设计堤身为石渣料填筑斜坡式堤型，迎水面坡比1:1.75框格梁植草护坡，堤顶宽度3m，背水侧1:1.75植草护坡，坡脚设排水沟。
基土渗透变形类型及其判别方法
式 中 ：Ｈ 一 上游水 头高程 ，取 正常 蓄
对 于 连续 级配 的砂砾 石土 根据 测得 的流失 在坝 基下游 水流 出逸 出当垂直 向上 的 水位 ； 颗 粒 粒径来 看 ，大 致可用 ２ ａ ｒ ｍ 作 为 骨料 与 水流渗透力ｊ 等于土的浮 Ｐ 密度时，即： Ｈ ２ —下游水头高程。取坝后地下水位； 填料 的区分 粒径 。 ｉ ： ｔ ｐ ：。＝ （ — ａ ｓ － Ｏ ｐ ｏ 。 ２ ｂ 一坝 基宽度 或渗 流长度 （ ｍ）
降下，什么情况下发生流土破坏 ，什么情 含量 ， 以质量 百 分 比计 （ ％ ）；ｎ 一 土 的 况下发生管涌破坏，在渗透变形类型判别 孔隙率 （ ％）；ｄ 广 粗细颗粒 的区分粒 中常 常出现 不准 确或 错误 情况 ，下面 谈谈 径 （ ｍｍ ）；ｄ ７ ｏ 一 小 于 该 粒 径 含 量 占 总 这 方 面的看法 。 土 中７ ０ ％颗 粒 的 粒 径 （ ｍｍ ）；ｄ ｌ ｏ 一 小 渗透 变形破 坏类 型判别 于 该 粒 径 含 量 占总 土 中 １ Ｏ ％颗 粒 的粒 径 土 的 特 性 对 渗 透 变 形 形 式 有 很 大 （ ｍｍ）。 关 系 ，一般情况是粘性 土和不均匀 系数 ｄ 、ｄ ｄ ７ ｏ 值均由颗粒分析试验得到 Ｃ ＜ １ ０ 的匀粒砂 ，在一定水力坡 降下 ，容 的颗 粒分 析 曲线 查得 ，该 颗分 曲线必 须要 易 发 生 流 土 ；Ｃ ． ， ＞ １ ０ 的不 匀 粒 砂 砾 石 土 求精确，否则 ，运用上述公式判别渗透变 （ 包 括 曲率 系 数 ｃ ≠１ — ３ 的不连 续 级 配 的 形类 型会 出现不准 确 。 砂 砾 石 ），既可 能 发生流 土也 可能 产生管 二 、发 生渗透变 形破 坏 的条件 涌 ，这种 情况 主要决 定 细小填 料 的含量 。 坝基 土或基 槽会 不会发 生流 土或管 涌 这里 所指 的填 料 ，指 自由分散 在孑 Ｌ 隙 中的 破坏 ，要 计算 该基 土在 渗流作 用下 的临 界 细小颗粒 ，而互相约束的较粗颗粒称为骨 水力坡降ｉ 。 ，允许水力坡降【 ｉ 】 ，然后与工 料 。区分 骨料 与填料 粒径 标准 ：对 于不 连 程实际发生水力坡 降ｉ 实进行比较来进行 续 级 配 的砂砾石 土可 按其 颗粒 大小 分配 曲 判断 。 线 的转折 点所对 应 的粒径 作为 区分 尺寸 ， １ 流土 的临界水力坡 降和允许水力坡 降
工程地质复习资料(完整版)
一、工程地质学基本概念及方法1。
工程地质学工程地质学是地质学的分支学科，它是一门研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务的地质科学,属应用地质学的范畴。
2。
工程地质条件工程地质条件指的是与工程建筑有关的地质因素的综合.地质因素包括:岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。
3。
工程地质问题指工程建筑物与地质条件之间的矛盾或问题。
如：地基沉降、水库渗漏等。
4.不良地质现象对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。
它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象，如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等，它们既影响场地稳定性，也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
5。
工程地质学的任务1、阐明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利的和不利的因素；2、论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和定量的评价，作出确切的结论；3、选择地质条件优良的建筑场址，并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物；4、研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响，预测其发展演化趋势,并提出对地质环境合理利用和保护的建议；5、根据建筑场址的具体地质条件，提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议,以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求；6、为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。
6.工程地质学的研究方法工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的，主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。
四种研究方法各有特点，应互为补充，综合应用。
其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法，是其它研究方法的基础。
7.岩石力学、土力学与工程地质学有何关系岩石力学和土力学与工程地质学有着十分密切的关系，工程地质学中的大量计算问题，实际上就是岩石力学和土力学中所研究课题，因此在广义的工程地质学概念中，甚至将岩石力学、土力学也包含进去，土力学和岩石力学是从力学的观点研究土体和岩体。
工程地质原理智慧树知到答案章节测试2023年长安大学
第一章测试1.在下列工程地质问题中，那个属于生态环境地质问题？（）A:地基稳定B:斜坡稳定C:矿山整治D:围岩稳定答案:C2.工程地质分析的对象有哪些？（）A:岩体B:冰川C:土体D:湖水答案:ACD3.在下列工程地质问题中，那些与地下水有关？（）A:地震B:地面沉降C:渗透变形D:断裂活动答案:BC4.解决工程地质问题的定性方法有？（）A:地质历史分析方法B:工程地质类比法C:解析计算法D:数值模拟法答案:AB5.“场地位于渭河一级阶地“描述的是地质构造条件。
( )A:错B:对答案:A第二章测试1.活断层是指只可能引起地震的断层。
（）A:错B:对答案:A2.正断层和逆断层两种活断层的上盘变形破裂效应强于下盘。
（）A:对B:错答案:A3.上盘相对下降，下盘相对上升的断层是？（）A:正断层B:阶梯断层C:平移断层D:逆断层答案:A4.规划选场中如何降低断层对建筑物的影响？（）A:尽可能避开正断层或逆断层上盘。
B:尽可能加固断层带内的地基。
C:优先选择低级别的活断层。
D:尽可能避开逆断层或正断层下盘。
答案:AC5.活断层调查需要分阶段进行，首先为区域性踏勘。
( )A:错B:对答案:B第三章测试1.抗震设防烈度为（）度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计。
（）A:9B:7C:6D:8答案:C2.从震源直接传播到地表的地震波为：（）。
A:面波B:瑞雷波C:勒夫波D:体波答案:D3.地震按成因可分为那些类别？（）A:人工诱发地震B:冲击地震C:构造地震D:火山地震答案:ABCD4.M.M烈度表将地震烈度分为12级。
（）A:错B:对答案:B5.地震危险性考虑了地震的哪些不确定因素？（）A:震级大小不确定B:发震位置不确定C:震源深度不确定D:发震时间不确定答案:ABD第四章测试1.下面关于水库诱发地震的机制，错误的是（）。
A:走滑断层上修建水库，稳定条件恶化，水库易诱发地震B:逆断层上修建水库，稳定条件改善，水库不易诱发地震C:走滑断层上修建水库，稳定条件改善，水库不易诱发地震D:正断层上修建水库，稳定条件恶化，水库易诱发地震答案:C2.诱发地震的人类工程活动包括哪些？（）A:修建高层建筑B:修建水库C:深井注水D:地下核爆炸答案:BCD3.人工诱发地震的特征有（）。
堤坝工程中的渗透原因分析及治理措施
堤坝工程中的渗透原因分析及治理措施发表时间：2015-12-18T09:22:49.557Z 来源：《基层建设》2015年15期供稿作者：潘剑锋[导读] 佛山市高明区荷城街道水利所堤坝渗流分析与防渗技术处理是堤坝除险加固的重要。
潘剑锋佛山市高明区荷城街道水利所 528500摘要：本文概述了堤坝渗流的危害、渗流原因分析以及具体的防渗加固措施，并对不同的防渗处理方法的利弊作简要分析探讨，最后以实际案例为实例，具体分析大坝渗流产生原因和采取防渗措施以及工程处理后的实际效果，总结土石坝防渗处理方法，旨在为今后类水库堤坝除险加固参考。
关键词：堤坝；渗流危害；防渗加固措施0引言堤坝渗流分析与防渗技术处理是堤坝除险加固的重要。
渗透破坏在堤坝工程中非常普遍，要做好渗透破坏的除险加固工作，就要摸清险情，对症下药。
首先要了解渗透破坏的类型并进行成因分析，然后根据渗流控制原则和具体的工程地质条件，选择经济合理的除险措施，最后按所选的防渗技术进行精心施工，达到根除渗透破坏的目的。
1堤坝渗流的危害堤坝以及水库有部分建造在软土地基上，尤其是土石坝的筑坝土与坝基土渗透系数较大，必须进行渗流分析和采取正确的防渗措施，否则会造成坝身、坝基渗漏过大，危及工程的安全。
渗流产生的危害主要有：①堤坝渗流过大，损失水库蓄水量。
一般来说，水库坝身、坝基透水性比较强。
如果防渗不当，堤坝挡水后，由于上、下游水位差的作用，渗水将从上游经坝体和坝基的颗粒孔隙向下游渗透，应有的蓄水量减少，工程效益降低，甚至导致水库无法蓄水的现象，并引发水库周围土地沼泽化，污染环境。
②浸润线过高，影响坝体稳定。
严重的坝身和坝基渗漏，常会导致坝身浸润线抬高，使下游坝坡出现散浸现象，降低坝体的抗剪强度，甚至造成坝体滑坡。
③渗透比降超临界，产生渗透破坏。
在坝身或坝基发生渗流时，若渗流的渗透坡降大于临界坡降，将诱使土体发生管涌、流土、接触冲刷、接触流失等渗透变形，甚至产生集中渗漏，导致垮坝失事。
岩石渗透性分级
渗透性等级
标准
岩体特征
土类
渗透系数k
（cm/s）
透水率q
（Lu）
极微透水
K<10-6
q<0.1
完整岩石，含等价开度<0.025mm裂隙的岩体
粘土
微透水
10-6≤K<10-5
0.1≤q<1
含等价开度0.025～0.05mm裂隙的岩体
粘土－粉土
弱透水
10-5≤K<10-4
1≤q<10
帷幕。
砂砾石层坝基的防渗帷幕，设于心墙、斜墙或铺盖之下。
(2)防渗墙和铺盖
当砂砾石透水层不厚时，可挖出梯形糟回填粘土成为截水槽。当透水层厚时可用板桩、混凝土连锁管柱和混凝土防渗墙等垂直防渗措施截断透水层。用大直径钻孔造圆孔或槽孔，然后回填混凝土与不透水层相接，各孔相互搭接成为连续的横河防渗墙，效果较好(图2-14) 。当透水层很厚时，则宜在坝上游采用粘土铺盖。
现场试验也是逐级升压，逐级稳定，并经历试验与逐级减压两个阶段。 一般在每级压力下要稳定2～3h，所以试验历时较长。试验结束，绘制流量与压力关系曲线或1gI~1gv关系曲线，以曲线转折点求出I。（图2-12）
（5）确定允许水力坡降。临界水力坡降除以安全系数即为允许水力坡降。安全系数在1.5—3.0之间选取，这要考虑到工程的等级、水文工程地质条件，试验成果的代表性和精度等因素。把允许水力坡降与实际水力坡降相比较，如果实际水力坡降小于允许水力坡降则是安全的，否则是危险的。当预测到有发生渗透变形危险时，为保证坝基稳定，应采取加长渗流途径和排水减压措施，以降低水力坡降，以及在渗流出口处设置反滤层等措施。
①多循环系统共存 这是岩溶介质渗流最突出的特点之一。如一个泉眼可能是一个循环系统的排泄点，也可能是几个循环系统的排泄点。同时，单个系统在空间上可以相互交叉。
白马河渠道倒虹吸主要工程地质问题分析
白马河渠道倒虹吸主要工程地质问题分析摘要：白马河渠道倒虹吸是南水北调中线一期工程中大型的河渠交叉建筑物之一，该建筑物区内存在许多不利的工程地质因素。
自1995年开始陆续进行了多次地质勘察，勘察结果表明工程区的主要工程地质问题是膨胀土涨缩性问题、基坑排水及边坡稳定性的问题、渗透破坏和砂土液化问题。
基于对上述问题提出更准确可靠的解决方案，于是进行了工程地质钻探工作，根据资料成果，为工程设计及施工提出了有效的解决措施和合理建议。
关键词：膨胀土；基坑排水；边坡稳定；渗透破坏；砂土液化白马河渠道倒虹吸是南水北调中线一期工程大型河渠交叉建筑物之一，建筑物区内存在很多不利的工程地质因素，通过工程地质勘察并结合相关资料提出有效的解决措施和合理建议。
1.地质概况白马河渠道倒虹吸是一座由倒虹吸、检修闸、节制闸、退水闸和排冰闸等组成的枢纽工程，位于河北省邢台县会宁乡东良舍村北，距邢台市约7km。
建筑物区发育的地层主要为奥陶系中统马家沟组灰岩、白云质灰岩和碎石土（溶蚀充填物），第四系下更新统冰水积、湖积粘性土和砂土，第四系全新统冲洪积粘性土和砂土[1]。
区内地下水有第四系孔隙水和岩溶裂隙水两种类型。
根据中国地震局分析预报中心复核的《南水北调中线工程沿线设计地震动参数区划报告》（2004年4月），工程区地震动峰值加速度为0.1g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。
2.主要工程地质问题分析工程区主要工程地质问题是膨胀土的胀缩性对地基的影响、基坑排水、边坡稳定、渗透变形和砂土液化等[3]。
2.1 膨胀土的胀缩性问题。
倒虹吸管身段地基以第四系下更新统粘土和壤土为主，其中壤土大部具弱膨胀潜势，粘土大部具中等膨胀潜势。
基坑边坡处的膨胀性粘土和壤土，易胀缩变形，导致土体强度降低，对工程和施工有一定的影响。
建议采用预留保护层或喷乳化沥青等方法进行防护，以减少膨胀土含水量的变化，保持土的结构和物理力学性质的稳定。
2.2 基坑排水和边坡稳定问题。
（1）基坑排水问题。
土力学第4章
基 础 工 程
土木工程学院
1、流网特征
流网——渗流场中的两族相互正交曲线—
—流线和等势线所形成的网络状曲线簇。 流线——水质点运动的轨迹线。 等势线——测管水头相同的点之连线 。 流网法——通过绘制流线与势线的网络状 曲线簇来求解渗流问题。
基 础 工 程
土木工程学院
（1） 正交性：流线与等势线互相正交 （2） 各个网格的长宽比c应为常数。取c=1，即为曲边正方形 （3） 相邻等势线之间的水头损失相等 （4） 各个流槽的渗流量相等
【解答】 已知试样截面积A=30cm，渗径长度L=4cm，细玻璃管的内截面积
3.14 0.4 a 0.1256 cm 2 4 4
d 2
2
h1=160cm，h2=52cm，△t=900s 试样在30℃时的渗透系数
h1 aL 0.1256 4 160 k 30 2.3 lg 2.3 lg 2.09 105 cm/s At 2 t1 h2 30 900 52
土 力 学
主讲： 周凤玺 兰州理工大学土木工程学院
第 4章
土的渗透性
基 础 工 程
土木工程学院
学习要求：
掌握土的渗透定律与渗透力计算方法，具备对地 基渗透变形进行正确分析的能力。 1．掌握土的渗透定律、土中渗流量计算； 2. 了解二维渗流及流网绘制、掌握土中水的渗 透力与地基渗透变形分析。
基 础 工 程
k 20 kT T 20
4.土中封闭气体含量
T、20分别为T℃和20℃时水
的动力粘滞系数，可查表
土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体 含量愈多，土的渗透性愈小。
基 础 工 程 土木工程学院
4-5 成层土的渗透系数
2025年二级建造师(二建)备考《水利水电工程管理与实务》必背考点全汇总
第1章水利水电工程建筑物及建筑材料1.1水利水电工程建筑物的类型及相关要求【考点1】土石坝的坝顶构造【考点2】防渗体1）形式土坝防渗体主要有①心墙、②斜墙、③铺盖、④截水墙等形式。
2）作用②降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；③降低渗透坡降，防止渗透变形。
【考点3】重力坝的构造1）重力坝结构示意图2025年二级建造师备考《水利水电工程管理与实务》必背考点全汇总2）坝顶构造防浪墙顶高程的计算：防浪墙顶高程=正常蓄水位+Δh正；防浪墙顶高程=校核洪水位+Δh校；高差（Δh）应按下式计算确定：hz—波浪中心线至正常蓄水位或校核洪水位的高差(m)；h1%—波高(m)；（累计频率为1%时的波浪高度）hc—重力坝坝顶安全超高。
安全超高h c相应水位坝的级别123正常蓄水位0.70.50.4校核洪水位0.50.40.3【考点【考点5】水闸组成图【考点划分为I、II、III、IV 、V 五等。
工程等别工程规模水库总库容/108m³防洪治涝灌溉供水发电保护人口/104人保护农田面积/104亩保护区当量经济规模/104人治涝面积（104亩）灌溉面积（104亩）供水对象重要性年引水量/108m³装机容量/MW Ⅰ大（1）型≥10≥150≥500≥300≥200≥150特别重要≥10≥1200Ⅱ大（2）型＜10，≥1.0＜150，≥50＜500，≥100＜300，≥100＜200，≥60＜150，≥50重要＜10，≥3＜1200，≥300Ⅲ中型＜1.0，≥0.1＜50，≥20＜100，≥30＜100，≥40＜60，≥15＜50，≥5比较重要＜3，≥1＜300，≥50Ⅳ小（1）型＜0.1，≥0.01＜20，≥5＜30，≥5＜40，≥10＜15，≥3＜5，≥0.5一般＜1，≥0.3＜50，≥10Ⅴ小（2）型＜0.01，≥0.001＜5＜5＜10＜3＜0.5＜0.3＜10【考点7】堤防工程的级别堤防工程的级别根据其保护对象的防洪标准确定。
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由于工程活动所引起的潜蚀和管涌更为常见。如开挖
深基坑或采矿竖井穿过饱水粉细砂层，在基坑或竖井中大量 排除地下水，造成坑(井)内与边壁之间的大水头差，地下水 层便会携带大量砂土由边壁涌入坑(井)之中，这就是工程中 通称的流砂(quick sand)，有时也会在坑底出现喷砂或砂沸 (sand boil) ；钻井快速抽取地下水，含水层中的水即向集水 井流动，由于愈接近井筒水力梯度愈大，高水力梯度地下水 流的潜蚀可将细小砂粒携入井中，使井筒逐渐被砂淤满，抽 水机具被埋。 管涌更多的与修建堤坝相联系。大河两岸修建防洪堤后， 洪水期间堤内外之间有一定的水头差，而建坝壅水之后坝上、 下游之间的水头差更会显著增大，渗流力或水动压力与水力 梯度呈正比增大，所以产生潜蚀的水动力条件就形成了。如 果坝为土石坝、坝基土石为透水的砂质土且具有产生强烈潜 蚀的颗粒成分及结构条件，而防渗措施又不得当，往往会造 成管涌甚至造成溃坝、溃堤。
管涌可以多种方式出现，如渗流面管涌、土裂隙管 涌和虫(兽)穴管涌等。在自然条件下，潜蚀和管涌可以 在干旱区黄土中形成地下洞穴，也可在红层中形成洞穴。 洞穴末端陷落即形成落水洞，而当大部分顶拱塌落即形 成残留有“天生桥’’的深冲沟等。这些地貌形态组合 由于类似于喀斯特故一般称为假喀斯特(pseudokarst)。 在温湿区在洪泛平原被河流下切形成的岸坡上，可形成 渗流—面蚀管涌，管涌发展使地下汇水区内部分被掏空 引起地表下陷而出现潜蚀洼地；或在较陡斜坡上由于潜 蚀而引起滑坡。
图 13-1 由渗流出口潜蚀发展为管涌的过程中流网的变化和管道集水区的扩大 （a）初始状态（b）管涌向源发展
1-管道集水区宽度；2-等压线；3-流线
渗透水流导致孔洞通道不断向源延伸和扩大的作用：
(1) 淋蚀(eluviation)或渗流侵蚀(seepage erosion) 当土层中细小颗粒小于与之呈互层状产出的砂、砾层中的
孔隙，则细小颗粒可被渗透水流所携带，并穿过这些孔隙通道 而被搬运走。土中的细微裂缝、虫孔、兽穴、根孔等大孔洞， 也可成为地下水流搬运细小颗粒的通道。这种渗透水流的选择 性侵蚀，可能是土中管道开始形成的主导方式。
(2 ) 渗流面蚀(seepage-face erosion) 饱水敏感土于斜坡面出露，集中渗流可携带其出口处的土
13.1 基本概念及研究意义
强烈的渗透变形会在渗流出口处侵蚀成孔洞， 孔洞又会促使渗透途径已经减短、水力梯度有所增 大的渗流向它集中，而在孔洞末端集中的渗透水流 就具有更大的侵蚀能力，所以孔洞就不断沿最大水 力梯度线溯源发展，终至形成一条水流集中的管道 (图13-1)，由管道中涌出的水携带较大量的土颗粒， 这就是管涌(piping)。可见它是潜蚀强烈发展而出现 的一种特有的不良地质作用，往往形成地质灾害。 我国工程技术界则常用于泛称一般的机械潜蚀作用。
渗透变形除对坝造成危害外，喀斯特地区上覆土层 的渗透变形还可以引起较大范围的地表塌陷，使地表建 筑物的安全与稳定受到危害。典型实例有福建三明某厂 和武汉钢厂附近的地面塌陷。由于长期开采喀斯特水使 水位强烈下降，上覆土层中的地下水就会沿灰岩中裂隙 向下渗入补给喀斯特水，如果上覆松散土含水层与灰岩 裂隙之间没有天然的“反滤层”，上覆土层就会受到潜 蚀，土粒随水经过裂隙不断进入喀斯特洞穴之中，久之 土层中就会产生土洞，土洞洞顶一旦塌陷就在地表形成 塌陷漏斗。
粒顺流而下将之搬运走，于是出口处首先形成一凹坑并累进性 切入坡内，逐步发展为一个地下管道。使渗流流线聚敛的因素 有地形、岩性或细微裂隙等。
(3) 孔道冲刷(tunnel scour) 土或易蚀基岩中的孔洞或管道开始形成之后，通过这类孔
道流动的集中水流即可冲刷孔道壁、冲走可由壁上脱落下来的 颗粒而使孔道不断扩大。
典型的管涌可以黑ຫໍສະໝຸດ 江的龙风山坝(图13-2)为例。该坝为斜
墙砂壳坝，坝基表面为厚约1.0m的淤泥质亚粘土，其下为渗透性 强的砂砾石层，厚约10~15 m。出险段坝高仅18m，上游未做铺 盖，下游亚粘土层既未挖除也未加反滤压重，当坝前水深升高到 7.5m时，下游坝脚处20m范围内即广泛出现孔径3~5mm的小泉， 两个月后坝前水深增到11m，泉数减小但有些泉孔径变大，最大 者直径达l0cm，流出的水中也开始有灰黄色淤泥。次日水深达 12.3m，坝外3~6m范围内多处向外涌水，涌水口孔径大者达15cm 且翻水冒泥，流量也不断增大。此后不得不降低库水位，但涌水 孔径仍继续扩大，冒水高度增高，表明上下游之间已经形成连通 的集中渗流管道，即潜蚀已发展成管涌。只好采取“围井”措施， 即在涌水孔周围围以土堤，但随围井升高涌水也升高。两天后库 水位虽已降至11.2m，围井却已高达8.3m，流量达lm3／s而无法 制止，所以只好由潜水员在上游找出进水口并以砂袋堵塞，这样 下游涌水才基本停止。渗透水流由坝基带出泥砂总计达2000m3， 经开挖检查，上下游均挖出渗流通道。
图 13-2 龙凤山土坝出险段实测剖面图（据刘杰，1979）
建于风化层未清除干净的基岩上的砌石坝也出现过 因渗透变形而失事的例子。第十一章所述的四川永川的 陈食和合川的渣口石两座砌石连拱坝，坝高23m，建于 风化层未完全清除的红色泥岩、砂岩上。坝基风化岩石 中有平行于河谷的陡倾裂隙，有的开口20cm，粘土充 填。水库蓄水之后即沿此裂隙产生渗流。随库水位升高， 渗流加剧，且涌水时清时浊，表明充填的粘土已被渗透 水流冲刷。冲刷与渗流相互促进，终致在3号拱下形成 涌水洞，在十几分钟内近百万方库水通过此洞泄流殆尽， 将坝基冲蚀了7m深，连同被冲蚀的坝身成为高13m宽 8m的冲蚀洞。坝基中若有埋藏较深的缓倾软弱夹层， 还需考虑由于潜蚀使软弱夹层强度降低，以致产生深层 滑动的可能。
工程地质分析原理
第十三章 渗透变形的工程地质分析
13.1 基本概念及研究意义 凡有渗流就有渗流力 （seepage force)或称水动
压力(hydrodynamic force)。此压力达一定值时，土 中的某些颗粒就会被渗透水流携带和搬运，这种地 下水的侵蚀作用称为潜蚀(suffosion)。严格说来，潜 蚀应包括化学潜蚀和机械潜蚀。前者是土石中某些 可溶组分被渗透水流溶解和搬运；后者为不溶颗粒 被渗透水流带走。可使土石结构变松，强度降低， 这种变化可称为土石渗透变形(seepage deformation) 或渗透破坏。