土渗透性

流体在土体孔隙中的流动特性。它是土的主要力学性质之一。土渗透性是土力学的重要研究内容，这是因为：①土木工程、水文地质、农业、水利、环境保护等领域的许多课题都与土的渗透性密切相关；②土的三个主要力学性质，即强度、变形和渗透性之间，有密切的相互关系，使渗透性的研究已不限于渗流问题本身；③土的渗透性同土的其他物理性质常数相比，其变化范围要大得多，且具有高度的不均匀和各向异性性质。

土的渗透性一般按土的渗透系数分类，如表1。

土力学中所涉及的大多数对象，都适用于达西渗流定律。粗粒料，如堆石体等，密实粘土或可以自由流动的细颗粒土，可能越出达西定律适用范围。

土渗透系数的测定方法  土的渗透系数(即渗透性指数)的测定方法很多，可归纳为直接法和间接法两类：直接法包括常水头法和变水头法试验，前者适用于渗透性较大的土，后者适用于渗透性较小的土；间接法包括根据固结试验成果计算和根据颗粒大小分布计算，前者适用于粘性土，后者适用于无粘性土。试验方法又可分为实验室测定和现场测定两类。各种试验方法的适用范围见表2。

影响渗透性的因素  影响砂性土渗透性的主要因素为渗透流体和土的颗粒大小、形状、级配以及密度。渗透流体的影响主要是粘滞度，而粘滞度又受温度影响。温度越高，粘滞度越低，渗流速度越大。土颗粒的影响是颗粒越细，渗透性越低；级配良好的土，因细颗粒充填大颗粒的孔隙，减小孔隙尺寸，从而降低渗透性。土的密度增加，孔隙减小，渗透性也会降低。影响粘性土的渗透性的主要因素为颗粒的矿物成分、形状和结构(孔隙大小和分布)，以及土-水-电解质体系的相互作用。粘土颗粒的形状为扁平的，有定向排列作用，因此渗透性具有显著的各向异性性质。渗透性的毛管模型表明，渗透流速与孔隙直径平方成正比，而单位流量与孔隙直径的四次方成正比。孔隙率相同的粘性土，粒团间大空隙占高比例的结构的渗透性，比均匀孔隙尺寸的结构的渗透性大得多，粘性土的微观结构和宏观结构对渗透性影响很大，因此，实险室内的测定结果并不能反映实际的土体情况。层状粘土水平方向的渗透性往往远大于垂直方向；而黄土和黄土状土中，由于垂直大孔隙发育，其中的垂直方向的渗透性大于水平方向；裂缝粘土由于存在裂缝网络，所以渗透系数接近于粗砂，且具有严格的方向性。研究实际土体的渗透性时，必须注意它的特殊规律。

土的渗透稳定性  土体抵抗渗流破坏的能力。在一定水力梯度作用之下，无粘性土体内的细颗粒随渗流移动并被带出边界面(称为管涌)和边界面附近土体整体浮动的现象(称为流土)，称为土的渗透变形，这是土体渗透破坏的主要形式。常以临界水力梯度作为土的渗透稳定性的判定指标。颗粒级配曲线上缺乏中间粒径的颗粒而细颗粒含量又不多的砂砾料的渗透稳定性最差。

粘性土渗透破坏的主要形式是边界面上的剥落和沿裂缝或洞穴的冲刷和侵蚀。此类土体抵抗渗透破坏能力同它的矿物、物理化学、结构等特性有关。具有稳固团粒结构的凝聚性土，渗透稳定性好；具有不稳定胶结的分散性土，渗透稳定性差。

为了保护土体，避免在边界面上发生管涌、流土、冲刷等渗透破坏现象，常采用反滤层保护，既能使渗透水自由流出，又不致将土粒带走，从而提高土体的渗透稳定性。