5.1.5　渗透变形的判别方法

5.1.5　渗透变形的判别方法

土体是否会发生渗透变形，主要取决于水力坡降的大小。在渗流作用下，土粒处于被冲走的悬浮状态（称为临界状态）时的水力坡降称为临界水力坡降，用icr表示。

5.1.5.1　流土的临界水力坡降

由前述可知，渗透力的方向与渗流方向一致。在渗流出逸处，渗透力的方向为竖直向上，与土的重力方向相反，当单位渗透力j等于土的浮容重时，土的浮容重为

又由于渗透力j=γwi，所以当j=γ′时，土体处于发生流土的临界状态，其临界水力坡降为

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由上二式可知，发生流土的临界水力坡降取决于土的物理性质。当土粒比重Gs和孔隙比e或孔隙率n为已知时，则土的临界水力坡降是一定值，一般在0.8～1.2之间。

在设计时，为保证建筑物的安全，需对icr除以安全系数作为允许水力坡降［i］，应将实际水力坡降i限制在［i］之内，即

式中　Fs——安全系数。

5.1.5.2　管涌的临界水力坡降

管涌的发生除与不均匀系数有关外，还与土中细颗粒含量及渗透系数等因素有关。目前确定管涌的临界水力坡降，尚无适合的公式可循，估算方法还不够完善，通常用试验方法测定。试验装置如图5.2（a）所示，试验时抬高储水容器，使水头增大，当储水容器提升到一定高度时，根据观察试样中细小土粒移动的现象来判断发生管涌的临界水力坡降。还可借助于水力坡降i与渗透速度v的关系曲线来判断。图5.2中（b）为试验过程中绘出的i-v曲线，当水力坡降i增至某一数值后（曲线中c点），水力坡降稍有增加，渗透流速就急剧增大，说明试样中已发生管涌。因此，可认为c点对应的水力坡降为发生管涌的临界水力坡降。