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（中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏 徐州 221116）
[摘要]：渗透变形作为一种常见的工程地质现象，在工程上会引起各种危害。本文主要介绍渗透变形的类型及特点，论述渗透变形产生条件，以及简要的介绍防治办法。
[关键词]：渗透变形 临界水力坡度 动水压力 抗渗强度
中图分类号：Q272 文献标识码：Q 文章编号：1009-914X（2012）35- 0632 -01
1、渗透变形及其特点：
渗透水流作用于岩土体上的力，称为渗透压力或是动水压力。当此力达到一定值时，岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流带走，从而引起岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。这种工程动力地质作用或现象，称之为渗透变形。
在渗透力作用下，土体常产生流土和管涌两种渗透变形形式。流土是指土体在渗透力作用下，表层某一范围内的土颗粒或颗粒群体同时发生移动的现象。管涌是指土体在渗透力作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象。由此可见，渗透变形的这两种形式的区别，主要是发生渗透变形的土体的数量不同，在一定的条件下两者是可以互相转化的，某一工程场地发生管涌，若不采取治理措施，则很可能转化为流土。
流土和管涌是闸、坝等许多水利工程中常见的两种渗透变形型式。在渗流出逸处，当土体中某点的竖向渗透力等于土体的有效重力时，土体就处于流土的临界状态，此时的临界水力坡降，为：
icr=（ Gs – 1 ）（ 1 – n ） （1）
式中，Gs为土粒比重，n为土体的孔隙率。
（1）式就是著名的太沙基公式，由该公式可以看出：土粒比重越大，孔隙率越小，则其临界水力坡度icr也越大。即越密实的土体越不容易发生流土。当土粒比重Gs和孔隙率n为已知时，土的临界水力坡降为一定值，一般其取值在0.8～1.2之间。
在实际工程中，我们根据水流出逸处的实际ie水力坡降和临界水力坡降icr的大小可以判别流土的可能性。设计中，为确保建筑物的安全，通常要求将实际水力坡降icr限制在容许水力坡降[i]内，即：
ie [i]= icr / Fs （2）
式中，Fs为安全系数，通常取2.0-2.5.
管涌由于土的水动力条件比较复杂，其临界水力坡降目前尚无合适的公式，通常根据试验测定。
2、渗透变形产生条件：
引起渗透变形的因素是动水压力和岩土抗渗强度，一旦当渗透的动水压力达到岩土的抗渗强度时，就会发生渗透变形。下面对这两个因素进行具体说明。
2.1渗流的动水压力：
地下水在松散土体中渗流时，由于水质点之间以及水流和土粒之间摩擦阻力的作用，产生水头损失，因而沿土粒周围渗流的水头将下降。此时，每一个土粒在水头差作用下承受了来自水流的渗透力即动水压力。
在水流由下往上渗透时，一旦当动水压力与土体的水下重量相等，土体将处于悬浮状态而发生流土。
2.2土的抗渗强度：
土体抗渗强度是土本身的一个性质，其大小取决其本身的结构。制约渗透变形发生的土体结构特性，包括土中粗细颗粒比例、细粒物质的含量和土的级配特征、颗粒形状及排列方式等因素。
在土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒的骨架孔径直径D时，才可能发生管涌现象，除此以外，土愈松，细小的颗粒在孔隙中越易随渗流而运动，其抗渗强度越低。
细粒物质的含量影响渗透变形的形式，实验研究表明，当细粒颗粒含量大于35%时，为流土；当细粒颗粒含量小于25%时，则为管涌。介于25%-35%之间，则两种形式的渗透变形都可能发生。
土的级配影响土的抗渗强度，一般我们用土的不均匀系数CC来表征，CC值越大，级配越好，土越不均匀。实验表明，当CC<10时，变形主要是流土；CC>20时，变形主要是管涌；当Cc在10-20之间时，流土和管涌均可能发生。
3、渗透变形的防治：
渗透变形的防治，针对不同的工程我们有不同的防治措施，有改变渗流的动水条件的，比如建筑物基坑开挖时采用人工降低潜水位的办法，使得潜水位低于基坑底板；有改善土的性质的办法，比如对松散土体上的土石坝注浆，使其更加稳定；还有保护渗流出口的办法，在汲水井管的井壁与过滤管之间填充反滤料，以此保护渗流出口。因此，对于渗透变形的防治方法，我们要依据实际工程情况进行防治。
4、结语
渗透變形作为一种常见的工程地质问题，其危害往往是骇人的，因此，我们要对其足够的重视，以求把由于渗流变形造成的危害降到最低值。
参考文献：
[1]李智毅，杨裕云主编 工程地质学概论 （第一版）中国地质大学出版社 1994
[2] 钱家欢，殷宗泽主编 土工原理与计算（第二版）[M] 北京：中国水利水电出版杜 1992
[3] 中国人民共和国水利电力部 土工试验规程（SD128-84）（第二版）[s] 北京：水利电力出版社，1987
[4]钱玉林，严斌，胡唐伯 渗透变形的防治及其工程应用，土工基础，2001，15（1）
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要“居天下之广居，立天下之正位，行天下之大道。得志，与民由之，不得志，独行其道”[27]；并由此提出了后世中国知识分子孜孜不倦追求的理想人格：“故士穷不失义，达不离道……得志泽加于民；不得志，修身见于世。穷则独善其身，达则兼善天下。”[28]
二是积善成德。先秦儒家主张实现幸福要从小德做起，荀子说：“不积跬步，无以致千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。”[29]只要积善，从日常生活中做起，一般的人都可以成为圣人。
三是乐观面对挫折。幸福和不幸总是相伴随而生，没有不幸也就无所谓幸福，幸福是通过对痛苦和不幸的感受而体验到的。先秦儒家强调有多少幸福就有多少不幸，要获取幸福必须面对不幸。孟子举了舜、傅说、胶鬲等人的例子，证明一个成就大事业的人必然要遭遇巨大挫折，认为人要生存和发展必须在不断的挫折中培养自己的忧患意识；安逸享乐，只会人萎靡死亡。
总之，幸福是人生的主题，人人都向往和追求幸福，但并不是人人都能获得幸福。获得幸福是一种需要磨砺和培养的能力，这种能力需要培养。当代大学生要正视现实，以马克思主义幸福观为指导原则，学会从先秦儒家文化思想中汲取养料，树立科学的幸福观，提升自己获取幸福的能力。
参考文献：
[1] [2][5][6][11][24][25]见《论语》《为政》、《学而》、《述而》、《颜渊》、《学而》、《子张》、《泰伯》篇。
[3][4][16][17][20][21][29]见《荀子》《劝学》、《劝学》、《不苟》、《修身》、《荣辱》、《儒效》、《劝学》篇。
[7][8][9][13][14][15][18][19][22][26][27][28]见《孟子》《公孙丑上》、《尽心上》、《尽心上》、《尽心上》、《尽心下》、《离娄下》、《告子上》、《告子上》、《离娄下》、《尽心上》、《滕文公下》、《尽心上》篇。
[10] 《朱子诸子语类·张子之书》。
[12][23]见《礼记·中庸》。
[摘要]：渗透变形作为一种常见的工程地质现象，在工程上会引起各种危害。本文主要介绍渗透变形的类型及特点，论述渗透变形产生条件，以及简要的介绍防治办法。
[关键词]：渗透变形 临界水力坡度 动水压力 抗渗强度
中图分类号：Q272 文献标识码：Q 文章编号：1009-914X（2012）35- 0632 -01
1、渗透变形及其特点：
渗透水流作用于岩土体上的力，称为渗透压力或是动水压力。当此力达到一定值时，岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流带走，从而引起岩土的结构变松，强度降低，甚至整体发生破坏。这种工程动力地质作用或现象，称之为渗透变形。
在渗透力作用下，土体常产生流土和管涌两种渗透变形形式。流土是指土体在渗透力作用下，表层某一范围内的土颗粒或颗粒群体同时发生移动的现象。管涌是指土体在渗透力作用下，单个土颗粒发生独立移动的现象。由此可见，渗透变形的这两种形式的区别，主要是发生渗透变形的土体的数量不同，在一定的条件下两者是可以互相转化的，某一工程场地发生管涌，若不采取治理措施，则很可能转化为流土。
流土和管涌是闸、坝等许多水利工程中常见的两种渗透变形型式。在渗流出逸处，当土体中某点的竖向渗透力等于土体的有效重力时，土体就处于流土的临界状态，此时的临界水力坡降，为：
icr=（ Gs – 1 ）（ 1 – n ） （1）
式中，Gs为土粒比重，n为土体的孔隙率。
（1）式就是著名的太沙基公式，由该公式可以看出：土粒比重越大，孔隙率越小，则其临界水力坡度icr也越大。即越密实的土体越不容易发生流土。当土粒比重Gs和孔隙率n为已知时，土的临界水力坡降为一定值，一般其取值在0.8～1.2之间。
在实际工程中，我们根据水流出逸处的实际ie水力坡降和临界水力坡降icr的大小可以判别流土的可能性。设计中，为确保建筑物的安全，通常要求将实际水力坡降icr限制在容许水力坡降[i]内，即：
ie [i]= icr / Fs （2）
式中，Fs为安全系数，通常取2.0-2.5.
管涌由于土的水动力条件比较复杂，其临界水力坡降目前尚无合适的公式，通常根据试验测定。
2、渗透变形产生条件：
引起渗透变形的因素是动水压力和岩土抗渗强度，一旦当渗透的动水压力达到岩土的抗渗强度时，就会发生渗透变形。下面对这两个因素进行具体说明。
2.1渗流的动水压力：
地下水在松散土体中渗流时，由于水质点之间以及水流和土粒之间摩擦阻力的作用，产生水头损失，因而沿土粒周围渗流的水头将下降。此时，每一个土粒在水头差作用下承受了来自水流的渗透力即动水压力。
在水流由下往上渗透时，一旦当动水压力与土体的水下重量相等，土体将处于悬浮状态而发生流土。
2.2土的抗渗强度：
土体抗渗强度是土本身的一个性质，其大小取决其本身的结构。制约渗透变形发生的土体结构特性，包括土中粗细颗粒比例、细粒物质的含量和土的级配特征、颗粒形状及排列方式等因素。
在土中细颗粒的粒径d小于粗颗粒的骨架孔径直径D时，才可能发生管涌现象，除此以外，土愈松，细小的颗粒在孔隙中越易随渗流而运动，其抗渗强度越低。
细粒物质的含量影响渗透变形的形式，实验研究表明，当细粒颗粒含量大于35%时，为流土；当细粒颗粒含量小于25%时，则为管涌。介于25%-35%之间，则两种形式的渗透变形都可能发生。
土的级配影响土的抗渗强度，一般我们用土的不均匀系数CC来表征，CC值越大，级配越好，土越不均匀。实验表明，当CC<10时，变形主要是流土；CC>20时，变形主要是管涌；当Cc在10-20之间时，流土和管涌均可能发生。
3、渗透变形的防治：
渗透变形的防治，针对不同的工程我们有不同的防治措施，有改变渗流的动水条件的，比如建筑物基坑开挖时采用人工降低潜水位的办法，使得潜水位低于基坑底板；有改善土的性质的办法，比如对松散土体上的土石坝注浆，使其更加稳定；还有保护渗流出口的办法，在汲水井管的井壁与过滤管之间填充反滤料，以此保护渗流出口。因此，对于渗透变形的防治方法，我们要依据实际工程情况进行防治。
4、结语
渗透變形作为一种常见的工程地质问题，其危害往往是骇人的，因此，我们要对其足够的重视，以求把由于渗流变形造成的危害降到最低值。
参考文献：
[1]李智毅，杨裕云主编 工程地质学概论 （第一版）中国地质大学出版社 1994
[2] 钱家欢，殷宗泽主编 土工原理与计算（第二版）[M] 北京：中国水利水电出版杜 1992
[3] 中国人民共和国水利电力部 土工试验规程（SD128-84）（第二版）[s] 北京：水利电力出版社，1987
[4]钱玉林，严斌，胡唐伯 渗透变形的防治及其工程应用，土工基础，2001，15（1）
上接第631页
要“居天下之广居，立天下之正位，行天下之大道。得志，与民由之，不得志，独行其道”[27]；并由此提出了后世中国知识分子孜孜不倦追求的理想人格：“故士穷不失义，达不离道……得志泽加于民；不得志，修身见于世。穷则独善其身，达则兼善天下。”[28]
二是积善成德。先秦儒家主张实现幸福要从小德做起，荀子说：“不积跬步，无以致千里；不积小流，无以成江海。骐骥一跃，不能十步；驽马十驾，功在不舍。锲而舍之，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。”[29]只要积善，从日常生活中做起，一般的人都可以成为圣人。
三是乐观面对挫折。幸福和不幸总是相伴随而生，没有不幸也就无所谓幸福，幸福是通过对痛苦和不幸的感受而体验到的。先秦儒家强调有多少幸福就有多少不幸，要获取幸福必须面对不幸。孟子举了舜、傅说、胶鬲等人的例子，证明一个成就大事业的人必然要遭遇巨大挫折，认为人要生存和发展必须在不断的挫折中培养自己的忧患意识；安逸享乐，只会人萎靡死亡。
总之，幸福是人生的主题，人人都向往和追求幸福，但并不是人人都能获得幸福。获得幸福是一种需要磨砺和培养的能力，这种能力需要培养。当代大学生要正视现实，以马克思主义幸福观为指导原则，学会从先秦儒家文化思想中汲取养料，树立科学的幸福观，提升自己获取幸福的能力。
参考文献：
[1] [2][5][6][11][24][25]见《论语》《为政》、《学而》、《述而》、《颜渊》、《学而》、《子张》、《泰伯》篇。
[3][4][16][17][20][21][29]见《荀子》《劝学》、《劝学》、《不苟》、《修身》、《荣辱》、《儒效》、《劝学》篇。
[7][8][9][13][14][15][18][19][22][26][27][28]见《孟子》《公孙丑上》、《尽心上》、《尽心上》、《尽心上》、《尽心下》、《离娄下》、《告子上》、《告子上》、《离娄下》、《尽心上》、《滕文公下》、《尽心上》篇。
[10] 《朱子诸子语类·张子之书》。
[12][23]见《礼记·中庸》。