水在土體中流動時，將會引起水頭的損失。而這種水頭損失是由於水在土體孔隙中流動時，力圖拖曳土粒而消耗能量的結果。自然，水流在拖曳土粒時將給予土粒以某種拖曳力，將滲透水流施於單位土體內土粒上的拖曳力稱為滲流力。
滲流力所引起的滲透破壞問題主要有兩大類，分別為局部穩定問題和整體穩定問題。局部穩定問題主要表現為流土和管涌，整體穩定問題表現為岸坡滑動或擋土牆等構築物的整體失穩。
基本介紹
- 中文名：滲流力
- 外文名：seepage force
- 產生原因：水頭損失
- 危害：流土、管涌及整體失穩
定義,流土試驗,滲流力的危害,
定義
水在土體中流動時，將會引起水頭的損失。而這種水頭損失是由於水在土體孔隙中流動時，力圖拖曳土粒而消耗能量的結果。自然，水流在拖曳土粒時將給予土粒以某種拖曳力，將滲透水流施於單位土體內土粒上的拖曳力稱為滲流力。由下面的流土試驗來更好地理解滲流力。
流土試驗
圖中圓筒形容器A的細篩上裝有均勻的砂土，其厚度為L，容器頂緣高出砂面，細篩底部用一根管子與貯水器B相連，當貯水器的水面與容器A的水面保持齊平時，則無滲流發生。若將貯水器B逐級提升，則由於水位差的存在，貯水器B內的水就從底部透過砂層從容器A的頂緣不斷溢出，滲透水流的速度也愈來愈快。當貯水器B提升到某一高度時，就可以明顯地看到滲水翻騰並挾帶著砂子向A湧出，這一現象稱為滲透變形。產生這一現象的原因可解釋如下。
流土試驗裝置
流土試驗裝置設試樣的截面積為A，若試樣滲流進口（ab面）與出口（cd面）兩測壓管是水面髙差為h，水從ab面流過L厚的試樣到達cd面時，因為要克服整個試樣內砂粒對水流的阻力，總水壓力便損失了
，其中
為水的重度。一般而言，土中滲流速度極小，流動水體的慣性力可以忽略不計。按照牛頓第三定律，滲流作用於試樣的總滲透力J應和試樣中砂粒對水流的阻力大小相等方向相反，即有：
所以作用於單位體積土體的滲透力應為：
從上式可知，滲透力是一種體積力，其量綱與 相同。滲透力的大小和水力梯度成正比，其方向與滲流方向相一致。
從上述分析結果可知，在有滲流的情況下，由於滲流力的存在，將使土體內部受力情況（包括大小和方向）發生變化。一般地說，這種變化對土體的整體穩定是不利的，但是，對於滲流中的具體部位應作具體分析。例如，對於右圖中的1點，由於滲流力方向與 重力一致，滲流力促使土體壓密、強度提高，對穩定起著有利的作用；2，3兩點的滲流力方向與重力近乎正交，使土粒有向下遊方向移動的趨勢，對穩定是不利的；4點的滲流力方向與重力相反，對穩定最為不利，特別當向上的滲流力大於土體的有效重量時，土粒將被水流衝出，造成流土破壞，如不及時加以防治，將會引起整個建築物的失事。
壩下滲流
壩下滲流滲流力的危害
滲透不可避免地將引起土體內部應力狀態的變化，從而改變建築物基礎的穩定條件。因此，對於土工建築物來說，如何確保在有滲流作用時的穩定性是非常重要的。滲流所引起的滲透破壞問題主要有兩大類。
管涌另一類是整體穩定問題。由於滲流作用，使得水壓力或浮力發生變化，導致整個土體發生滑動、坍塌或建築物失穩。表現為岸坡滑動或擋土牆等構築物的整體失穩。土壩在水位降落時引起的滑動是這類破壞的典型事例。
