流土

流土也稱流砂，是指在滲流作用下，某一範圍內土體的表面隆起、浮動或某一顆粒群的同時起動而流失的一種沙沸現象。在滲透力作用下，土體中的顆粒群同時啟動而流失，它可以發生在非黏性土中，也可以發生在黏性土中。在滲流力作用下，粒間有效應力為零時，顆粒群發生懸浮、移動的現象稱為流土現象或流砂現象。

在滲流力作用下，粒間有效應力為零時，顆粒群發生懸浮、移動的現象稱為流土現象或流砂現象。這種現象多發生在顆粒級配均勻的飽和細、粉砂和粉土層中，它的發生一般是突發性的，對工程危害極大。

基本介紹

• 中文名：流土
• 外文名：soil flow
• 又稱：流砂
• 定義：在滲透力作用下，土體顆粒群流失
• 主要發生：在地基或土壩下游滲流逸出處
• 表現方式：土塊隆起、膨脹、浮動、斷裂等

概念

流土是指在滲透力作用下，土體中的顆粒群同時起動而流失的現象。它主要發生在地基或土壩下游滲流逸出處，是滲透變形的一種基本形式。可以發生在非黏性土中，也可以發生在黏性土中。非黏性土的流土形式如泉眼群、沙沸、土體翻滾最終被滲流托起；在黏性土中則表現為土塊隆起、膨脹、浮動、斷裂等。基坑或渠道殲挖時所出現的流沙現象是流土的一種常見形式。

內容

流土通常是指指在向上滲流作用下局部土體表面的隆起、頂穿或粗顆粒群同時浮動而流失的現象。前者多發生於表層由黏性土與其他細粒土組成的土體或較均勻的粉細砂層中；後者多在不均勻的砂土層中。流土多發生在顆粒級配均勻而細的粉、細砂中，有時在粉土中亦會發生，其表現形式是所有顆粒同時從一近似於管狀通道被滲透水流沖走，流土發展結果是使基礎發生滑移或不均勻下沉，基坑坍塌，基礎懸浮等。流土通常是由於工程活動而引起的。但是，在有地下水出露的斜坡、岸邊或有地下水溢出的地表面也會發生。流土破壞一般是突然發生的，對岩土工程危害很大。

流土現象的產生不僅取決予滲流力的大小，同時與土的顆粒級配、密度及透水性等條件相關。使土開始發生流土現象時的水力梯度稱為臨界水力梯度i_cr。顯然，滲流力γ_wi等於土的浮重度γ'時，土處於產生流砂的臨界狀態，因此臨界水力梯度i_cr為

i_cr=γ' /γ_wi=（G_I-1）×（1-n）

上式亦表明，臨界水力梯度與土性密切相關，研究表明，土的不均勻係數越大，i_cr值越小；土中細顆粒含量越高，i_cr值越大；土的滲透係數越大，臨界水力梯度越低。

流土不是細土粒穿過粗土粒的孔隙流失，而是不分大小土粒都移動。非黏性土如卵石和砂，當其級配均勻而連動，沒有缺少中間粒徑的土粒時，其滲透變形一般為流土。壩基發生流土時，集中滲流先將下游壩腳附近的表土層頂穿，表土浮起，使下游壩坡失去水而滑坡。這種事故一般是突然發生的，事先甚至沒有任何預兆。

形成條件

①岩性：土層由粒徑均勻的細顆粒組成(一般粒徑在0.01mm以下的顆粒含量在30%～35%以上)，土中含有較多的片狀、針狀礦物(如雲母，綠泥石等)和附有親水膠體礦物顆粒，從而增加了岩土的吸水膨脹性，降低了土粒重量。因此，在不大的水流衝力下，細小土顆粒即懸浮流動。

②水動力條件：水力梯度較大，流速增大，當沿滲流方向的滲透力大於土的有效重度時，就能使土顆粒懸浮流動形成流土，可以用公式判斷。

流土判別

①按《水利水電工程地質勘察規範》(GB 50287--1999)，流土根據土的細粒含量採用下列方法判別：

P_c≥1/4(1-n)×100%

上式中，n為土的孔隙率(%)；P_c為土的細顆粒含量，以質量百分率計(%)。

②按水力條件判別

判別基坑坡腳或基坑四角的坡腳及其附近，土體是否處於“穩定”。一般用流土臨界水力比降J_cr。除以安全係數F_s(F_s=1.2～2.0,對於特別重要的工程也可取2.5)得到允許水力比降J_允許，與該處土體滲流作用下的實際水力比降J比較，若J≤J_允許，則不產生流土。

防治原則

防治流土的關鍵在於控制滲流逸出處的水力坡降，基本措施是確保實際的逸出處水力坡降不超過允許值。

流土現象的防治原則是：

①減小或消除水頭差，如採取基坑外的井點降水法降低地下水位，或採取水下挖掘；

②增長滲流路徑，如打板樁；

③在向上滲流出口處地表用透水材料覆蓋壓重以平衡滲流力；

④土層加固處理，如凍結法、注漿法等。