流砂的产生

发布时间：2008年03月29日
作者：未知蒋勇编辑
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流砂的发生与动水压力有关，动水压力系指地下水在渗流时受到土颗粒的阻力，同时水对土相应地产生一种反作用力，这一反作用力就称为动水压力。现取一柱壮土体A1A2为脱离体，其横断面为F，由平衡条件：
γωh1F+nγωLFcosα+(1-n) γω
LFcosα-LFT-γωh2F
式中：γωh1F——A1处的总水压力，其方向与
水流方向一致；
γωh2F——A2处的总水压力，基方向与水流方向相反；
nγωLFcosα水柱重量在水充方向的分力（n为土的孔隙率）。
（1－n）nγωLFcosα——土骨架（颗粒）重力在水流方向的分力；
LFT——土骨架（颗粒）对水流的阻力（T为单位阻力）。
现将上述平衡式整理得：γωh1－γωh2＋γωLFcosα－LT＝0
因为cosα=(Z1- Z2)/L，代入上式得：
γωh1－γωh2＋γω Z1－γω Z2－LT＝0或γω（h1－h2＋Z1－Z2）－LT＝0
又因h1＋Z1＝H1，h2＋Z2＝H2，代入则得：
γω(H1- H2)－LT=0
则T=γω〔(H1- H2)/L〕，又因I=〔(H1- H2)/L〕所以T=γωI
设火在土中渗流时，对单位土体的压力为GD，作用力等于反作用力，但方向相反，可知
GD＝－T＝－γωI
GD即为动水压力，它与水力坡度（I）成正比水位差H1- H2愈大，GD愈大；渗透路线愈长，GD愈小。其作用的方向与水流方向相同。当水流在水位差作用下，不但使土颗粒受到水浮力，而且还使土颗粒受到向上的压力，当动水压力等于或大小土的浸水重度（或浮重度）γω`则土颗粒失去自重，处于悬浮状态，此时土的抗剪强度等于零，土颗粒就随着渗流的水一起流动，这种现象就称“流砂”。