知识点1：概述

水在岩土体孔隙中的流动过程称为渗透（或渗流）。岩土体具有被渗透的性质称为岩土体的渗透性。孔隙介质主要是指土层、砂层、砂砾石层及具有孔隙性的砂岩层等。裂隙介质主要是指被各种结构面（如节理、裂隙、断层等）切割的岩体 。

发生渗流的原因：土是散碎的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土中的两点存在能量差时，水就在孔隙中从能量高的点向能量低的点流动。

由水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等均属于岩土体的渗透稳定问题。

图2-1 土的渗透

图2-2 土木工程中的渗流问题

工程中岩土体的渗透问题主要有：

1．渗流量问题

2．渗透力和水压力问题

3．渗透稳定问题

4．渗流控制问题

知识点2：土的渗透性

土体孔隙中的自由水，在重力作用下会发生运动。如基坑开挖排水施工期间地下水会源源不断的流向基坑。这种土体被水透过的性质，称为土的渗透性。1856 年，法国学者达西（Darcy，H.）根据砂土渗透实验发现，水的渗透速度与水力坡降成正比，即如下的达西定律：

式中：v为渗透速度，土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度，m/s

h为水头差，m

L为渗径，m

k为土的渗透系数，m/s

渗透系数k：反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i＝1时的渗流速度，单位：cm/s， m/s， m/day

当i=1时，v=k。这表明渗透系数k是单位水力坡降的渗透速度，它是表示土的渗透性强弱的指标，一般由室内渗透试验和现场抽水试验来确定。常见土的渗透系数值见表2-1。

表 2-1 常见土的渗透系数值

土体类别	渗透系数（m/s）	土体类别	渗透系数（m/s）
粘 土	＜5×10－8	细砂	10－5～5×10－5
粉质粘土	5×10－8～10－6	中砂	5×10－5～2×10－4
粉 土	10－6～5×10－6	粗砂	2×10－4～5×10－4
黄 土	2.5×10－6～5×10－6	圆砾	5×10－4～10－3
粉 砂	5×10－8～10－5	卵砾	10－3～5×10－3

单位时间渗出水量：

达西定律适用条件：

适用于层流的情况，故一般只适用于中砂、细砂、粉砂等。对粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土就不适用，因为此时水的渗透流速较大，已不是层流而是紊流。

1）岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂土或一般粘土，均属层流范围。

2）致密黏土的渗流需要将达西定律修正：v=k（I-I0）

3）粗粒土孔隙中，水流形态会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。

图2-3 达西试验

图2-4  v-i关系图

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知识点：土的渗透特性