港航实务 皮丹丹 教材精讲班教案 29-第1章-1.11-管涌和流沙的防治方法

1.11管涌和流沙的防治方法1.11.1影响土渗透性的因素1.概述渗流:土中的水在重力作用下穿过土颗粒骨架的孔隙流动称为渗流。土的渗透性:地下水在土体孔隙中渗透流动的难易程度。（土被水透过的性质）土的透水性指标:渗透系数k（cm/s或m/d）。2.土的渗透规律土中水的渗透速度与水力梯度（或称水力坡降）成正比的渗透规律。达西定律可以表示为：u=k·i式中u——渗透速度；K——渗透系数；i——水力坡降。3.影响土的渗透性的因素1）土颗粒的粒径、形状与级配颗粒级配对土的渗透性影响最大。一般情况下，土颗粒愈粗、愈浑圆、愈均匀，土的渗透性越强；相反颗粒愈细，级配越好，细颗粒填充粗颗粒孔隙间，土体孔隙减小，渗透性就愈弱。2）矿物成分浑圆石英＞尖角石英＞长石＞云母。3）土的密度对同一种土来说，土越密实，土中孔隙越小，土的渗透性越低。故土的渗透性随土的密实程度增加而降低。4）土的结构构造土体通常是各向异性的，土的渗透性也常表现出各向异性的特征。5）水溶液成分与浓度一般情况下，黏性土的渗透性随着溶液中阳离子数量和水溶液浓度的增加而增大。6）土体的饱和度土中封闭气泡不仅减小了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通道，使土体渗透性减小。7）水的黏滞性水的黏滞性越大，渗透系数越小。它反映的是流体性质对渗透系数的影响。水的黏滞性随水温增大而减小。1.11.2管涌和流沙的防治方法1.管涌与流沙（土）产生的原因渗透变形:当水力坡降超过一定界限后，土中的渗透水流会把部分土体或颗粒带走，导致士体发生位移，位移达到一定程度土体将发生失稳破坏。渗透变形的两种主要形式是流砂（土）与管涌。2.管涌与流沙（土）的概念与现象（1）概念：流沙（土）：在一定渗透力作用下，土体中颗粒同时起动而流失的现象。管涌：在一定渗透力作用下，土体中的细颗粒沿着骨架颗粒所形成的孔隙通道移动或被渗流带走的现象。（2）现象管涌主要发生在沙性土中。在黏性土中流土常表现为土体的隆胀、浮动、断裂等现象，如深基坑开挖时的坑底隆起；在非黏性土中流沙表现为砂沸、泉眼群、土体翻滚，最终被渗流托起等现象。（3）位置：管涌和流沙（土）经常发生在闸坝、堤防与岸坡、板桩岸壁的渗流出逸处。管涌也可以发生在土体内部。3.管涌与流沙（土）防治的基本方法防治原则：以防为主。防治宗旨：防渗及减弱渗透力。首先措施：回土压顶。1.土质改良注浆法、高压喷射法、搅拌法及冻结法。2.截水防渗截水防渗措施的目的是隔断渗透途径或延长渗径、减小水力梯度。3.人工降低地下水位明排井（坑）、轻型井点、电渗井点、喷射井点、管井井点、深井井点等方法4.出逸边界措施在下游加盖重，以防止土体被渗透力所悬浮，防止流沙（土）。在浸润线出逸段，设置反滤层是防止管涌破坏的有效措施。5.其他施工考虑施工选择枯水期施工;采取水下挖掘及浇筑封底混凝土等施工方法。方法目的1.土质改良注浆法、高压喷射法搅拌法、冻结法改善土体结构，提高抗剪强度与模量及整体性,减小透水性，增强抗渗透变形能力。2.截水防渗水平向铺设防渗铺盖垂直向防渗墙、板桩隔断渗透途径或延长渗径、减小水力梯度。3.人工降水轻型井点、喷射井点深井法降低水头、使地下水位降至渗透变形土层以下