滲透破壞

滲透破壞是在滲流動水壓力作用下，受各種因素影響或控制的一種工程的或天然的土體破壞變形，而在工程活動過程中，較易見到其全過程。但是，由於影響團素或所處的地質條件不同，或在相同地質條件下而工程性質不同，滲透破壞常表現有不同形式。滲透破壞的形式一般有潛蝕、流砂和接觸沖刷。潛蝕（管湧），系滲流削弱土體內部連結，將土體較細顆粒移動或挾走的作用和現象。結果使土體結構變鬆，孔隙增大，強度降低，甚至形成孔洞和表層塌陷，危及建築物完全。流砂（流土），系滲流將土體的所有顆粒同時浮動、流動或整塊移動。它常發生在大壩下游坡腳或基坑斜坡處，可能導致建築物毀決或斜坡塌滑。接觸沖刷，係指粗細粒土層接觸時，在平行或垂直於接觸面的滲流作用下，細顆粒被衝動挾走，以至細粒土層被沖刷掏空，危及建築物安全。當建築物與性質相同或不同的土層接觸處，由於接觸松馳而產生集中滲流所造成的沖刷，也屬接觸沖刷。上述三者中的接觸沖刷，顯然是潛蝕的特殊形式。實際上，滲透破壞僅為流砂和潛蝕兩種類型。 ^[1] 

滲透破壞的發生和發展條件中，具有動水壓力的滲流顯示着主導作用。在一定的水動力條件之下，岩土的性質、結構及地質構造，是滲透破壞的根本條件。

土的物理力學性質是影響滲透破壞的根本因素。土顆粒成分的不均勻程度、容重、緊密度、滲透性，以及粘性土的凝聚力等，對滲透破壞都有很大影響。土的容重與其孔隙度有關，一種土的孔隙愈少，容重愈大；容重大便不易被滲流破壞。土的緊密度也具有相似的作用。土的滲透係數大小及其變化，對土中滲流動水壓力的分佈有很大影響。滲透破壞中滲流不僅要克服土粒重量，還需克服顆粒間的摩擦力，對粘性土還須克服凝聚力；同時，滲流還必須首先克服粘性土的起始水力坡度。因此，在同樣水動力條件下，粘性土抵抗滲透破壞的能力比砂土大些。

除此之外，地質結構對滲透破壞的影響顯著，絕不能脱離地質結構及巖性變化而對不同地點一律對待。滲流特徵、地形條件也是影響滲透破壞的重要條件。 ^[1] 

自20世紀50年代以來，對土體滲透破壞的研究主要從宏觀對比深入到機制研究。根據滲透破壞的機制，將破壞形式分為流土、管湧、接觸流失和接觸沖刷四種形式，稱為土的滲透破壞的四種模式。其中，前兩種式發生在單一土層中，後兩種模式發生在成層土中。

在上升流的作用下，當動水壓力超過土重度時，土體的表面隆起、浮動或某一顆粒羣的同時起動而流失的現象稱為流土。流土主要發生在滲流出口無任何保護的部位。流土可使土體完全喪失強度，危及建築物的安全。

在滲流的作用下，土體中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中流失的現象稱為管湧。管湧主要發生在內部結構不穩定的砂礫石層中。

在土層分層較分明且滲透係數差別很大的兩個土層中，當滲流垂直於層面運動時，將細粒層(滲透係數較小層)的細顆粒帶入粗粒層(滲透係數較大層)的現象稱為接觸流失。接觸流失包括接觸流土和接觸管湧兩種類型。

滲流沿着兩種不同粒徑組成的土層層面發生帶走細顆粒的現象稱為接觸沖刷。在自然界中，沿兩種介質界面，如建築物與地基、土壩與涵管等接觸面流動促成的沖刷均屬於此破壞類型。 ^[2] 

防治滲透變形，一般可採取兩方面的措施：一是降低土體中的水力梯度，具體方法是在上游設置垂直防滲或水平防滲設施，垂直防滲設施有地下連續牆、板樁、齒槽、帷幕灌漿等，水平防滲設施是在上游設置不透水鋪蓋。二是在建築物下游位置設置減壓井、減壓溝，貫穿上部弱透水層，使局部較高的水力梯度降下來，或在滲流逸出處增設反濾層、加蓋重增大滲流路徑，減小水力梯度。

防治管湧的措施是改變土顆粒的幾何條件，亦即在滲流逸出部位設置反濾層。反濾層一般由1~3層級配均勻的砂礫組成，各層之間均保證不讓上一層的細顆粒從下一層粗顆粒中流出。用土工布、土土網墊等材料作反濾層，防止細顆粒被帶出很有效，並且施工簡單，造價低廉。 ^[3]