水力梯度潛蝕破壞

潛蝕破壞是指水流在一定水力梯度下產(chǎn)生的較大的動(dòng)水壓力沖刷、挾走細(xì)小顆?；蛉芪g巖土體，使巖土體中的孔隙逐漸增大，甚至形成洞穴，導(dǎo)致巖土體松動(dòng)或破壞，以致產(chǎn)生地表裂縫、塌陷、影響建筑工程的穩(wěn)定。在黃土和巖溶等地區(qū)的巖、土層中最易發(fā)生潛蝕作用。潛蝕作用有機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕。潛蝕產(chǎn)生的條件主要有兩點(diǎn)：一是有適宜的巖土顆粒組成；二是有足夠的水動(dòng)力條件。潛蝕作用的結(jié)果是導(dǎo)致巖石土體結(jié)構(gòu)松動(dòng)甚至破壞。機(jī)械潛蝕和化學(xué)潛蝕一般是同時(shí)進(jìn)行的，且二者相互影響，相互促進(jìn)的。

水力梯度化學(xué)潛蝕

化學(xué)潛蝕是指潛蝕作用的一種。是水流從巖土中溶濾并帶走可溶鹽類，削弱巖石內(nèi)部聯(lián)結(jié)，使巖土松散的現(xiàn)象。例如，在水庫(kù)工程中，庫(kù)水作為一種溶液, 在向壩基移動(dòng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生水與壩基巖石之間、水與帷幕之間、混凝土之間的相互作用，壩基水質(zhì)特征的形成是這些作用共同作用的結(jié)果，但它可能引起壩基軟弱巖層的化學(xué)潛蝕 (包括對(duì)帷幕、混凝土的侵蝕)?；瘜W(xué)潛蝕常為機(jī)械潛蝕創(chuàng)造了流通條件。

水力梯度機(jī)械潛蝕

地下水滲流產(chǎn)生的動(dòng)水壓力小于土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小于臨界水利坡度，雖然不會(huì)發(fā)生流砂，但是土中細(xì)小顆粒仍有可能穿過(guò)粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時(shí)間長(zhǎng)了，將在土中形成管狀空洞，使土體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增加，這種現(xiàn)象稱之為機(jī)械潛蝕。2100433B

滲透系數(shù)也稱水力傳導(dǎo)系數(shù)， 是指飽和多孔介質(zhì)單位水力梯度時(shí)的滲流速度。滲透系數(shù)不僅取決于巖石的性質(zhì)（如粒度成分、顆粒排列、充填狀況、裂隙性質(zhì)及其發(fā)育程度等， 而且與滲透液體的物理性質(zhì)（容重、黏滯性等） 有關(guān)。滲透系數(shù)可以通過(guò)數(shù)值模擬反演以及室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等方法求得。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定滲透系數(shù)可以通過(guò)達(dá)西定律等方法進(jìn)行計(jì)算。達(dá)西定律也稱線性滲透定律， 是研究滲流和介質(zhì)滲透性與水力梯度之間的數(shù)量關(guān)系的重要定律 。一般說(shuō)來(lái)， 根據(jù)達(dá)西定律，滲透系數(shù)與水力梯度之間無(wú)相關(guān)關(guān)系， 但從一些實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)， 水力梯度在一定的條件下對(duì)滲透系數(shù)是有影響的。當(dāng)水力梯度較小時(shí)，隨著水力梯度的增大，滲透系數(shù)逐漸減?。粷B透系數(shù)的變化速率隨著水力梯度的不同而不斷變化，水力梯度小于0.25時(shí)滲透系數(shù)的改變較大， 當(dāng)水力梯度大于0.25時(shí)滲透系數(shù)基本穩(wěn)定；粗砂介質(zhì)中水力梯度對(duì)滲透系數(shù)的影響最大， 中砂次之， 細(xì)砂對(duì)滲透系數(shù)的影響最小 。

水力梯度是指沿水流方向上單位滲透途徑上的水頭損失。地下水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要克服摩擦阻力，不斷消耗機(jī)械能，產(chǎn)生水頭損失，沿流線方向水頭損失最大，水頭值下降最快，水頭線永遠(yuǎn)是一條下降的曲線，水頭線上某點(diǎn)的曲率，即為該點(diǎn)的水力梯度。或者說(shuō)水力梯度就是沿地下水流方向上單位滲透途徑上的水頭損失 。在土力學(xué)或水力學(xué)中，滲透系數(shù)、潛蝕破壞等都與水力梯度有著十分密切的關(guān)聯(lián)。

水力梯度法就是通過(guò)人為加大地下水水力梯度，提高地下水的流動(dòng)速度并使水流方向發(fā)生改變，最終迫使被污染的地下水流出水源開(kāi)采區(qū)。人為改變地下水水力梯度可視不同的地質(zhì)條件通過(guò)排水或注水兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

地下水排水點(diǎn)的位置應(yīng)設(shè)置在污染源處，以盡量把濃度高的污水抽出并在地面進(jìn)行凈化處理。注水點(diǎn)的位置應(yīng)設(shè)置在污染源下游方向并盡可能靠近污染源，通過(guò)抬高地下水水位來(lái)阻斷污染物繼續(xù)向下游方向運(yùn)移。排水或注水的深度和寬度應(yīng)與地下水在垂直方向和水平方向上污染帶的寬度相匹配，以提高治理效果。排水量和注水量的確定則以滿足一定的水力梯度的要求為宜。應(yīng)該注意的是,注水水質(zhì)必須符合要求，以免引起不可逆的副作用。2100433B