岩土故事21
渗透破坏之惑
这个故事在拙作《岩土工程典型案例述评》中详细介绍过，由于很有典型意义，这里再讲一讲。
位于北京市西南郊区的一个基坑工程，设计深度为9.1m。上部地层为第四系粉土和粉质黏土，厚约12m；下部为巨厚的新近系长辛店砾石层，按岩土工程分类为卵石，半胶结。地下水位深度约为2m。采用降水与回灌相结合的方法控制地下水，在基坑周边布置了36个降水井，井深约12m，到达长辛店砾石层顶面。回灌井布置在降水井的外围，深度与降水井相同。降水井和回灌井未深入长辛店砾石层的原因，是该地层中钻进困难。
抽水井和注水井布置剖面示意图
基坑开挖至深度8m左右时，出现地下水，水量较大，水位降不下去。就在基坑内侧周边强行挖至深度9.4m(深于基坑底面设计标高300mm)，用碎石回填成盲沟，将水引至集水坑内抽出坑外。继续开挖至接近设计标高时，发现有明显的冒水现象，形似无数“泉眼”。在基坑内做了2个载荷试验， 1号试验点极限承载力为350kPa，达不到设计要求；2号试验点不正常，加载很小即大量沉降，未能完成。由于地基土严重扰动，只得放弃天然地基，采用桩基础。
对于基坑冒水现象，负责降水的单位起初误认为，是粉土和粉质黏土的渗透性质特殊，垂直渗透系数远远大于水平渗透系数。其实这是一起典型的渗透破坏事故，土体已处于失重状态，受到严重破坏。由于土体为颗粒细而均匀的粉土和粉质黏土，是全面破坏而不是管状破坏，故应判定为流土而不是管涌。
这是一个失败的案例，降水方案问题不少，可以从中汲取的很多教训，这里不细说了。其中的一个教训是，发现问题，准确定性是多么重要！岩土工程有些概念，不是书本上学会了就真的懂得了，要反复观察，反复实践，才能真正理解。我相信，这位项目负责人肯定学过渗透破坏，但真的摆在他面前，却又糊涂了。至于认为土的垂直渗透系数远远大于水平渗透系数，那是根据现象做的简单判断，没有透过现象，看到本质。水中沉积土有层状结构，一般都是水平渗透系数远大垂直渗透系数；只有风成黄土，由于柱状节理发育，垂直渗透系数大于水平渗透系数。
.10.21.
渗透破坏
渗透破坏或称渗透变形，是土体骨架由于渗透力作用而发生的破坏现象，主要包括流土和管涌。流土为向上渗流的地下水，水流速超过临界状态时，渗透力使水流逸出处的土颗粒失去重力，处于悬浮状态，造成地面隆起的现象。管涌为在渗流作用下，土中的细颗粒通过骨架孔隙随渗流从内部逐渐向外流失，形成管状通道，造成土体破坏的现象。流土与管涌的主要区别是：流土发生在颗粒较细而均匀土中，管涌发生在颗粒粗细不均，缺少中间土粒的土中；流土发生时，土粒全面悬浮，迅速失去强度，管涌开始流失的是其中的细颗粒，逐渐发展为管状通道，发生渐进式破坏。在工程意义上，流土比管涌更危险。人们对管涌的认识有的并不确切，曾有媒体报导长江堤防出现多处管涌，其实根据当地的地层结构，不会发生管涌，主要是流土。除了流土和管涌外，渗透变形还有接触冲刷和接触流土。
建筑地基规范还有突涌的规定，突涌并非从渗透破坏角度而是从力学平衡角度考虑问题。黏性土的渗透系数很小，基坑开挖速度较快时，黏性土中尚未形成稳定渗流，承压水头即已将黏性土拱破，形成裂缝，水土涌出，坑底隆起，破坏坑底稳定。渗透破坏和突涌严重威胁基坑稳定，必须注意防止。
坝体下游的渗透变形
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