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管涌现象和潜蚀作用

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管涌现象和潜蚀作用

管涌现象和潜蚀作用_工程地质学

    

    在渗透水流作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的空隙中移动,以至流失;随着土的空隙不断扩大,渗流速度不断增加,较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走,最终导致土体中形成贯通的渗流通道(图6-14),造成土体塌陷,这种现象称为管涌。管涌破坏一般有个时间发展过程,是一种渐进性质的破坏。

    

图6-14 通过坝基的管涌示意图

    自然界中,在一定条件同样会发生上述渗透破坏作用。为了与人类工程活动所引起管涌现象进行区别,通常称之为潜蚀。潜蚀作用有机械的和化学的两种。机械潜蚀是指土粒在地下水的动水压力作用下受到冲刷,将土粒冲走,使土的结构破坏,形成洞穴的作用;化学潜蚀是指地下水溶解土中易溶岩,使土粒间结合力和土的结构破坏,土粒被水带走,形成洞穴的作用。这两种作用一般是同时进行的。

    土是否发生管涌,首先取决于土的性质,管涌多发生在砂性土中,一般粘性土是不会发生管涌现象的。无粘性土产生管涌必须具备两个条件:

    (1)几何条件。土中粗颗粒所构成空隙直径必须大于细颗粒直径,这是必要条件。对于不均匀系数Cu <10的土,颗粒粗细相差不多,粗颗粒形成的孔隙直径不比细颗粒大,因此,细颗粒不能在空隙中移动,也就不可能发生管涌。对于不均匀系数Cu>10的砂砾石土,是否会发生管涌,主要取决于土的级配情况和细粒含量。大量试验结果表明,当土的不均匀系数Cu>10时,对于级配不连续且细粒含量小于25%的土,破坏形式是管涌,对于级配连续且土中有5%以上的细颗粒小于土的平均孔隙直径(D0),即D0 >d5的土,也会发生管涌现象。

    (2)水力条件。渗流力能够带动细颗粒在空隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件,可用管涌的水力坡降来表示。但至今,管涌的临界水力坡降的计算方法尚不成熟,国内外研究者提出的计算方法较多,但计算的结果相差较大,故还没有一个被公认的合适公式。对于一些重大工程,应尽量由渗透试验确定。

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