土滲透性（permeability of soils）水在土孔隙中滲透流動的性能。表征土滲透性指標為滲透係數。土中的水受水位差和應力的影響而流動,砂土滲流基本服從達西定律。粘性土因為結合水的黏滯阻力,只有水力梯度增大到起始水力梯度,克服了結合水黏滯阻力後,水才能在土中滲透流動,粘性土滲流不符合達西定律。
基本介紹
- 中文名：土滲透性
- 外文名：permeability of soils
- 簡介：水在土孔隙中滲透流動的性能
- 相聯：達西定律
- 附屬範圍：土力學
土力學的重要研究內容,分類,測定方法,影響因素,穩定性,
土力學的重要研究內容
流體在土體孔隙中的流動特性。它是土的主要力學性質之一。土滲透性是土力學的重要研究內容，這是因為：①土木工程、水文地質、農業、水利、環境保護等領域的許多課題都與土的滲透性密切相關；②土的三個主要力學性質，即強度、變形和滲透性之間，有密切的相互關係，使滲透性的研究已不限於滲流問題本身；③土的滲透性同土的其他物理性質常數相比，其變化範圍要大得多，且具有高度的不均勻和各向異性性質。
土滲透性分類
土的滲透性一般按土的滲透係數分類，如表1。
表1 土的滲透性分類
透水程度 | 高滲透性 | 中滲透性 | 低滲透性 | 極低滲透性 | 實際不透水 |
滲透係數K（cm/s） | >10-1 | 10-1～10-3 | 10-3～10-5 | 10-5～10-7 | <10-7 |
土力學中所涉及的大多數對象，都適用於達西滲流定律。粗粒料，如堆石體等，密實粘土或可以自由流動的細顆粒土，可能越出達西定律適用範圍。
測定方法
土的滲透係數（即滲透性指數）的測定方法很多，可歸納為直接法和間接法兩類：直接法包括常水頭法和變水頭法試驗，前者適用於滲透性較大的土，後者適用於滲透性較小的土；間接法包括根據固結試驗成果計算和根據顆粒大小分布計算，前者適用於粘性土，後者適用於無粘性土。試驗方法又可分為實驗室測定和現場測定兩類。各種試驗方法的適用範圍見表2。
表2 土的滲透係數測定方法適用範圍影響因素
影響砂性土滲透性的主要因素為滲透流體和土的顆粒大小、形狀、級配以及密度。滲透流體的影響主要是粘滯度，而粘滯度又受溫度影響。溫度越高,粘滯度越低,滲流速度越大。土顆粒的影響是顆粒越細，滲透性越低；級配良好的土，因細顆粒充填大顆粒的孔隙，減小孔隙尺寸，從而降低滲透性。土的密度增加，孔隙減小，滲透性也會降低。影響粘性土的滲透性的主要因素為顆粒的礦物成分、形狀和結構（孔隙大小和分布），以及土-水-電解質體系的相互作用。粘土顆粒的形狀為扁平的，有定向排列作用，因此滲透性具有顯著的各向異性性質。滲透性的毛管模型表明，滲透流速與孔隙直徑平方成正比，而單位流量與孔隙直徑的四次方成正比。孔隙率相同的粘性土，粒團間大空隙占高比例的結構的滲透性，比均勻孔隙尺寸的結構的滲透性大得多，粘性土的微觀結構和巨觀結構對滲透性影響很大，因此，實險室內的測定結果並不能反映實際的土體情況。層狀粘土水平方向的滲透性往往遠大於垂直方向；而黃土和黃土狀土中,由於垂直大孔隙發育,其中的垂直方向的滲透性大於水平方向；裂縫粘土由於存在裂縫網路，所以滲透係數接近於粗砂，且具有嚴格的方向性。研究實際土體的滲透性時，必須注意它的特殊規律。
穩定性
土體抵抗滲流破壞的能力。在一定水力梯度作用之下，無粘性土體內的細顆粒隨滲流移動並被帶出邊界面（稱為管涌）和邊界面附近土體整體浮動的現象（稱為流土），稱為土的滲透變形，這是土體滲透破壞的主要形式。常以臨界水力梯度作為土的滲透穩定性的判定指標。顆粒級配曲線上缺乏中間粒徑的顆粒而細顆粒含量又不多的砂礫料的滲透穩定性最差。
粘性土滲透破壞的主要形式是邊界面上的剝落和沿裂縫或洞穴的沖刷和侵蝕。此類土體抵抗滲透破壞能力同它的礦物、物理化學、結構等特性有關。具有穩固團粒結構的凝聚性土，滲透穩定性好；具有不穩定膠結的分散性土，滲透穩定性差。
為了保護土體，避免在邊界面上發生管涌、流土、沖刷等滲透破壞現象，常採用反濾層保護，既能使滲透水自由流出，又不致將土粒帶走，從而提高土體的滲透穩定性。
