土木工程施工 课件 7-流砂的成因与防治井点降水的作用与种类

知识点7：流砂的成因与防治，

井点降水的作用与种类流砂的成因流砂的防治井点降水的作用井点降水的种类主要内容流砂的成因 基坑挖土至地下水位以下，当土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，而随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。流砂的危害——土体完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方、临近建筑因流砂而出现地基被掏空的现象，引起建筑开裂、沉降、甚至倒塌。流砂的成因 基坑挖土至地下水位以下，当土质为细砂土或粉砂土的情况下，采用集水坑降低地下水时，坑下的土有时会形成流动状态，而随着地下水流入基坑，这种现象称为流砂现象。流砂的危害——土体完全丧失承载力，土体边挖边冒流砂，至使施工条件恶化，基坑难以挖到设计深度。严重时会引起基坑边坡塌方、临近建筑因流砂而出现地基被掏空的现象，引起建筑开裂、沉降、甚至倒塌。流砂的成因

动水压力——

地下水的渗流对单位土体内骨架产生的压力，用GD

表示。

GD与单位土体内的渗流水受到土骨架的阻力T大小相等，方向相反。

流砂现象产生的原因，是水在土中渗流所产生的动水压力对土体作用的结果。流砂的成因

水在土体内从A

向B流动，

AB柱体：长度为L，横断面积为F，

A、B之间的水头差为HA-HB。作用土柱体中水的力有：A，B两端的静水压力，分别为：γwhAF和γwhBF；柱体内孔隙水的重量和土骨架浮力的反力：γw

LF；柱体中土骨架对渗流水的总阻力：TLF；考虑到地下水的渗流加速度很小（a≈0），因而忽略惯性力。流砂的成因

由∑X=0得：

γwhAF-γwhBF-TLF+γwLFcosα=0将cosα=(ZA-ZB)/L代入上式可得：流砂的成因

为水头差与渗透路径之比，称为水力坡度，用i

表示。

式中，负号表示GD与所设水渗流时受到的总阻力T的方向相反，与水的渗流方向一致。流砂的成因

由上式可知，动水压力GD

的大小与水力坡度成正比，即水位差HA-HB

愈大，则GD

愈大；而渗透路程L

愈长，则GD

愈小。

当水流在动水压力的作用下对土颗粒产生向上压力，如果动水压力大于土的浮重度

'时（GD≥'），便产生流砂。流砂的成因流砂的防治（1）防治流砂的主要途径减少或平衡动水压力；设法使动水压力方向向下；截断地下水流。流砂的防治（2）防治流砂的具体措施枯水期施工法枯水期地下水位较低，基坑内外水位差小，动水压力小，就不易产生流砂。抢挖并抛大石块法分段抢挖土方，使挖土速度超过冒砂速度，在挖至标高后立即铺竹、芦席，并抛大石块，以平衡动水压力，将流砂压住。此法适用于治理局部的或轻微的流砂。设止水帷幕法将连续的止水支护结构（如连续板桩、深层搅拌桩、密排灌注桩等）打入基坑底面以下一定深度，形成封闭的止水帷幕，使土的渗流路径延长、减小水力坡度，从而减小动水压力，防止流砂产生。人工降低地下水位法即采用井点降水法（如轻型井点、管井井点、喷射井点等），使动水压力的方向向下，从而能有效地防止和根治流砂。因此，此法应用广泛且较为可靠。井点降水的作用井点降水的作用a)防止涌水；b)稳定边坡；c)防止管涌；d)减少横向荷载；e)防止流砂。井点降水的种类井点有两大类：轻型井点和管井井点。

一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。井点类别土的渗透性(m/d)

降水深度(m)

轻型井点一级轻型井点0.1~503~6多级轻型井点0.1~50视井点级数而定喷射井点0.1~508~2