一、土体的渗透特性与渗透规律1.7高流速下的非达西渗透定律在砾类土或其他粗粒、巨粒土中，当流速达到某一数值后，渗透流速与水力梯度的关系也会偏离达西定律表现出非线性特性，可表述为：式中：—渗透流速—参数原因假说：紊流惯性力*一、土体的渗透特性与渗透规律1.8达西定律在各向异性介质中的推广对于各向异性介质的三维问题达西定律可以表述为：式中：、、—x、y、z方向的渗透流速分量—总水头—渗透张量，具有对称性。*常水头法常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数常水头试验适用于测定透水性大的砂性土的渗透系数。黏性土由于渗透系数很小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。常水头渗透试验装置*常水头法试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开阀门，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后，量测经过—定时间t内流经试样的水量V，则*变水头法设试验过程中任意时刻t作用于试样两端的水头差为△h1，经过dt时段后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为*二、土体的渗流作用力与渗流破坏2.1渗流力和孔隙水压力水在土体流动时，由于受到土粒的阻力，而引起水头损失，从作用力与反作用力的原理可知，水流经过时必定对土颗粒施加一种渗流作用力。单位体积土颗粒所受到的渗流作用力为渗流力，大小与水力梯度成正比：式中：j—渗流力i—水力梯度γw—水的重度*从土颗粒角度看问题思考：与Biot固结理论中孔压考虑方式有什么差别？二、土体的渗流作用力与渗流破坏2.1土体渗流破坏形式渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳。主要表现为流砂和管涌。流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土粒群同时发生移动的现象。管涌——在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象。二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体或结构物失稳。主要表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。*流土与管涌的区别与判断1.流土——在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土粒群同时发生移动的现象流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏*2.管涌——在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处，发展一般有个时间过程，是一种渐进性的破坏流土与管涌的区别与判断*粘性土由于粒间具有粘聚力，粘结较紧，一般不出现管涌而只发生流土破坏；一般认为不均匀系数Cu10的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏对Cu10的砂和砾石、卵石，分两种情况:1.当孔隙中细粒含量较少（小于30%）时，由于阻力较小，只要较小的水力坡降，就易发生管涌2.如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含量约为30%－35%），此时的阻力最大，一般不出现管涌而会发生流土现象流土与管涌的区别与判断流土土体局部范围的颗粒同时发生移动管涌只发生在水流渗出的表层只要渗透力足够大，可发生在任何土中破坏过程短导致下游坡面产生局部滑动等现象位置土类历时后果土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动可发生于土体内部和渗流溢出处一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土破坏过程相对较长导致结构发生塌陷或溃口*录像sheetpilewall二、土体的渗流作用力与渗流破坏2.2渗流破坏的判别及临界水力梯度土体在渗流作用下是否会发生渗透破坏与水力梯度大小有关，当水力梯度超过土体允许的水力梯度时，则发生渗透破坏。允许水力梯度可表示为：式中：—允许水力梯度—临界水力梯度—安全系数*2.2流土型土临界水力梯度的计算流砂现象的产生不仅取决于渗流力的大小，同时与土的颗粒级配、密度及透水性等条件相关。使土开始发生流砂现象时的水力梯度称为临界水力梯度，显然，渗流力等于土的浮重度时，土处于产生流砂的临界状态，因此临界水力梯度为二、土体的渗流作用力与渗流破坏此公式计算