流沙或管涌的判断计算

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本文格式为Word版，下载可任意编辑——流沙或管涌的判断计算深基坑开挖过程中流沙或管涌的判断

地下水滚动时，若水流的方向为由上向下，此时动水力的方向和重力方向一致，使土颗粒压得更紧，对工程有利；若水流的方向为由下向上，此时动水力的方向和重力方向相反，将使土颗粒悬浮，当动水力Gd的数值≥土的浮重度γ′时，砂土随水滚动，形成流砂（或管涌：自下而上涌出，寻常有承压水造成。）。

在建筑工程基槽开挖遇地下水位下砂土地基，寻常采用排水沟明排地下水的方法，此时地下水滚动的方向向着基槽，由于基槽中土体已经挖除，形成临空界面，在动水力Gd作用下可能产生流砂。

流沙或管涌的判断计算公式：

A、达西定律：Q/t=q=kF(h/L)=kFi

(砂土试样长L,截面积为F,其在t秒钟所接水量为Q，则每秒钟的渗流量为q)v=ki

v水的渗透速度，㎝/s；k土的渗透系数，㎝/s；i=h/L水力坡度，h为水头差，L为过水断面长度；B、动水力Gd

滚动的水对单位体积土的骨架作用的力称为动水力。此动水力是水流对土体施加的体积力，单位KN/m3,动水力与水流受到土骨架的阻力大小相等方向相反。

Gd=iγ

Gd动水力，KN/m3；i水力坡度（俗称水头差）；

w水的重力密度，KN/m3。

C、流砂或管涌判断

当动力水Gd的数值≥土的浮重度γ′时，砂土随水滚动，形成流砂（或管涌：自下而上涌出，寻常有承压水造成。）。

Gd﹤γ′安全，无流砂或管涌现象；

Gd≥γ′担忧全，将发生流砂或管涌现象。即：

Gd=γ′→iγw=γ′→γ′-iγw=0→令i=i′则i′=γ′/γw，此时i′为临界水力坡度，表示即将产生流砂或管涌。

故此当实际水力坡度≥i′临界水力坡度时将发生流砂或管涌现象。

附注：

水力坡度：又称水力梯度，即水头差除以渗透途径长度。当呈紊流运动时，则听从哲才定律：v=ki?

v水的渗透速度，㎝/s；k土的渗透系数，㎝/s；i=h/L水力坡度，h为水头差，L为过水断面长度；

潜蚀：当地下水滚动的水力坡度i很大时，水流由层流变成紊流，此时动水力可把土体粗粒孔隙中充填的细粒土冲走，破坏土的结构，这种作用称为潜蚀。

案例1某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上滚动，水头差为70㎝，水流途径为60㎝，砂土的饱和重度γ=20.2kN/m3.是否产生流砂（答案：产生流砂）

Gd≥γ′→i≥i′→i=(70/60)＜i′=(20.2/10.0)→不会

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案例2某工程基槽开挖深度为4米，地下水位深5米，地基土的自然重度：水上γ=20kN/m3,水下γ=21kN/m3。地面以下6米处存在承压水，承压水的水头为3.2米。问基槽是否安全？（答案：担忧全）

Gd≥γ′→i≥i′→i=(3.2-1)/（5-4）＞i′=(20.2/10.0)→担忧全

案例3新建一个钢筋混凝土水池，长度50m,宽度20m，高度4m，池壁板与侧壁厚度均为0.3m。水池的顶面与地面齐平，地下水位埋藏深度2.5m。侧壁与土之间的摩擦力按10kPa计算。问水池刚竣工，尚未使用时是否安全？（答案：安全）

Gd≥γ′→i≥i′→Gd=

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