土的渗透性

    土是一种三相组成的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。在饱和土中，水充满整个孔隙，当土中不同位置存在水位差时，土中水就会在水位能量作用下，从水位高(即能量高)的位置向水位低(即能量低)的位置流动，液体(如土中水)从物质微孔(如土体孔隙)中透过的现象称为渗透。土体具有被液体(如土中水)透过的性质称为土的渗透性或透水性。液体(如地下水)在土孔隙或其他透水性介质(如水工建筑物)中的流动问题称为渗流。

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    土的渗透性同土的强度、变形特性一起，是土力学中的几个主要课题。强度、变形、渗流是相互关联、相互影响的，土木工程领域内的许多工程实践都与土的渗透性密切相关。归纳起来土的渗透性研究主要包括下述三个方面：

   （1）渗流量问题：如基坑开挖或施工围堰时的渗水量及排水量计算等。

    (2)渗透破坏问题：土中的渗流会对土颗粒施加作用力即渗流力，当渗流力过大时就会引起土颗粒或土体的移动，产生渗透变形，甚至渗透破坏，如边坡破坏、地面隆起、堤坝失稳等现象。近年来高层建筑基坑失稳事故有不少就是由渗透破坏引起的。

    (3)渗流控制问题：当渗流量或渗透变形不满足设计要求时，就要研究工程措施进行渗流控制。   

    显然，水在土体中的渗流，一方面会引起水头损失或基坑积水，影响工程效益和进度；另一方面将引起土体变形，改变构筑物或地基的稳定条件，直接影响工程安全。

    渗透系数是反映土的渗透能力的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。它只能通过试验直接测定。测定方法可分为室内渗透试验和现场试验两大类。

    影响土的渗透系数的主要因素有：

    (1)土的粒度成分。一般土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑， 值也就愈大。

    (2)土的密实度。土愈密实， 值愈小．试验资料表明，对于砂土， 值大致上与土的孔隙比 的二次方成正比。对于粘性土，孔隙比 对的影响更大，但由于涉及到结合水膜厚薄而难以建立二者之间的经验关系。

    (3)土的饱和度。一般情况下饱和度愈低，值愈小。这是因为低饱和土的孔隙中存在较多气泡会减小过水断面积，甚至堵塞细小孔道。同时由于气体因孔隙水压力的变化而胀缩，因而饱和度的影响成为一个不定因素。为此，要求试样必须充分饱和，以保持试验的精度。

    (4)土的结构。细粒土在天然状态下具有复杂结构，结构一旦扰动，原有的过水通道的形状、大小及其分布就会全都改变，因而值也就不同。扰动土样与击实土样的 值通常均比同一密度原状土样的 值为小。

    (5)水的温度。试验表明，渗透系数 与渗流液体(水)的重度 ，以及粘滞度 (Pa·s)有关。水温不同时， 相差不多，但变化较大。水温愈高， 愈低； 与 基本上成线性关系。

    (6)土的构造。土的构造因素对 值的影响也很大。例如，在粘性土层中有很薄的砂土夹层的层理构造，会使土在水平方向的 值比垂直方向的值大许多倍，甚至几十倍。