蔣嚴1. ，蔣歡2 ， 翟洪飛1
（1, 江蘇鎮江建科建築科學研究院****，江蘇鎮江212004；2. 遼寧省農業工程研究設計院，遼寧瀋陽110041）
摘要：從土的結構、地質構造方面研究了天然地基滲透破壞判別方法和洪水災害防治。根據自然界砂礫卵石的最大幹密度和細粒土乾密度範圍，確定填滿礫卵石孔隙所需要的<2mm的細料含量為a（40%）~b（25%），把這二個點直接印刷在顆粒大小分配曲線圖的底圖上，土就分成了a點之上填滿，ab點之間可能填滿可能填不滿，b點之下填不滿三種結構，分別判別簡明便捷。
研究了粗粒土和細粒土的分界粒徑、可流失顆粒直徑、孔隙直徑計算公式、填充係數計算列線圖等滲透破壞判別中的關鍵技術指標。應用我國幾大科研院所的管湧試驗資料，繪製了不均勻係數、<2mm的細粒土含量、填充係數與滲透破壞形式關係統計圖，給出了5個滲透破壞形式判別式；擬合了細粒土d10~填充係數~臨界水力梯度經驗計算公式，給出了土的滲透破壞判別計算方法。分析計算了高床河河川結構對管湧和洪水災害的影響，據此實施的衝淤入海（調水調沙）治黃成功，結束了幾個世紀的黃河泥沙淤積和黃泛災難歷史。
準確預判、**、預知、預防天然地層的滲透破壞，有利於大幅減少工程事故和洪水災難，保護國家經濟建設和人民生命財產。
關鍵詞：管湧；流土；臨界水力梯度；填充係數；滲透破壞判別方法；加深河床。
作者簡介：蔣嚴（1938~ ），男，江蘇常州人，主任工程師，2023年參加工作，主要從事岩土工程工作及科學研究。e-mail；158********
土的滲透穩定性研究，二十世紀30年代由美國人首創，40年代傳入蘇聯，50年代傳入中國，研究方法長期以粒徑比值法和理論為主，極少考慮千變萬化的地質結構、構造因素。管湧發生在地層中，只有從土的結構和地質構造角度研究管湧，才能把管湧和工程應用聯絡起來，揭示管湧的工程特性與科學本質。
目前，我國規範[1] [2]規定的滲透變形判別方法，基本上以美國和前蘇聯伊斯托公尺娜等[3] [4]在上世紀中葉的研究成果為基礎，加上某些理解和擴充套件制定的。其中最普遍最重要的是土的不均勻係數與滲透變形的相關性，是制定這些規範的基礎。筆者收集了我國幾個較大科研院所的幾百組管湧試驗資料，對現有的國內外7種滲透變形判別方法進行過驗證[13] ，繪製了幾種統計圖[10]，其中，土的不均勻係數與滲透破壞形式關係統計圖（圖1）顯示兩者不存在顯著相關性，也就是說不存在用不均勻係數制定規範的基礎。
再從圖2曲線1—5看，這5條顆分曲線的不均勻係數完全相同，其他粒徑比值如d20∕d70、d15∕d85等也完全相同（所有粒徑比值的宗旨大同小異），但是，它們的土的分類名稱分別是砂卵石、砂礫石、粗砂、粉砂、粘土。d50（50%處的粒徑，公釐）分別是73、7.3、0.
73、0.073、0.0073。
顆粒組成相差如此之大，很明顯它們的滲透破壞形式不可能相同（曲線資料列於表1）。等直徑球體組成的物體，若d10小於10%，其uh=1，也能管湧。因此,用不均勻係數及與其相關的粒徑比值進行滲透穩定性分析是不可靠的。
過去一些作者認為不均勻係數與土的滲透變形相關，可能是使用資料較少，研究範圍較小或互相引用盲目抄錄，沒有經過自己的研究核實。地質勘察和全國的管湧試驗資料所見的地層多，範圍也大，反映了自然界的真實情況。
建國60多年以來，我國廣大科研和工程技術人員在土的滲透穩定性研究方面做了大量工作[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]，取得了卓有成效的成果，有所發現，有所發明，有所創造，有所前進。積累了大量工程實踐經驗。這是寶貴財富。
把這些科研成果歸納起來，使之成為系統的天然地基滲透破壞判別方法，應用於工程建設，是一項十分重要的有著深遠意義的工作。
研究方法方面，我們認為：實踐-認識（理論）-再實踐-再認識（理論），無止境往復循序前進，是辯證唯物主義認識過程。從實踐中來，到實踐中去。
實踐是檢驗真理的唯一標準。不僅是社會科學真理，同樣是自然科學研究的準則。
圖1 不均勻係數與滲透破壞形式關係統計圖
表1 圖1曲線資料表
圖2 典型顆分曲線圖
1 勘察資料的審定
因技術原理、操作不當、機具精度或人為因素等原因，地質勘察資料可能與實際天然地層之間存在一些差異，正確識別、選擇、使用地質勘察資料是滲透穩定性分析的前提。
岩石地層盡可能採用鑽孔電視和探洞描述資料，重視測定孔斜和巖芯獲得率。文革期間，遼寧省某水電站壩基勘探中，鑽進時發生掉鑽3公尺，地質圖上標明是構造裂隙，施工時推土機掉了下去，進一步查明是大溶洞。某工程壓水試驗進行到一半，臨時工下班不幹了，說下次再來從頭開始掙錢更多，重複壓水顯然改變了岩層天然狀態的滲透性質。
虛報鑽孔進尺和坑槽土方量也常有發生。勘察在郊外或荒山野林工作，返工複查困難較大。
砂礫卵石地層宜採用坑槽豎井勘探，1/4全項法取樣篩分資料。套管打入式勘探必須嚴格控制鑽進深度和掏砂深度一致，試樣沉澱曬乾篩分，因試樣數量少代表性差，篩分資料僅作參考。水下勘探主要查明砂礫卵石地層厚度，顆粒組成以地下水位以上的坑槽探為準（不代替水下）。
如果掏砂深度大於鑽進深度，大顆粒被擊碎，掏砂筒猛烈抽動使鑽孔周邊砂粒衝出粉粒粘粒流失，所得顆分資料不能反映地層的真實情況。圖1曲線6是這種勘探方法的典型折線，大顆粒和最細小的顆粒都沒有了，顆分曲線變成了平台型折線。文獻（12）中所引用的工程資料全部是這種平台折線，正是盲目追求鑽探進尺的結果。
第四紀地層的顆粒組成呈反s型或其近似圓滑曲線，是沖積洪積風積等地質營力作用過程的痕跡。地質營力有年代、強弱、重疊、交錯以及作用力的大小範圍與連續時間變化過程，時間可能是一天至幾萬年。它的發生和結束，不存在立昇高峰，中途停止，再降為零的機理過程。
因此，天然地層的顆粒組成不存在「缺乏中間粒徑」 「不缺乏中間粒徑」 「連續土」 「不連續土」的分類問題，即使出現這種現象也僅是個別的地段性特徵。有人從事工程勘察工作40多年，沒有見過一例台階式顆分折線的土樣。
砂土粘性土的可靠勘察資料有靜力觸探、標貫擊數及樣品、取土器土樣、坑槽豎井勘探。不可靠的勘察資料有水沖法鑽探描述，不符合規範要求的其他勘探資料，如麻花鑽不按規定長度提鑽等。
地質雷達、聲波、電法等物探方法，必須儀器標定精確，有長期積累的判斷經驗，並與當地鑽孔資料相互印證。
認定正確的勘探方法之後，再從地質構造、第四紀沉積規率、地區和地段地質地理地貌特徵、土的物理力學性質指標之間的相互關係、工程經驗等多方面檢查勘察成果的正確性。
施工驗槽是積累勘察經驗、糾正勘察失誤的最好教材，是修改設計的最後良機。
2 判別法中幾項關鍵技術指標的研究
1，粗粒土和細粒土的分界粒徑為2公釐。依據：①自然界中砂礫卵石的顆粒組成以2公釐左右的顆粒含量最少，具有明顯的天然分界特徵，②土的分類中2公釐是粗粒土（砂礫卵石）和細粒土（砂土粘性土）的分界粒徑，③管湧試驗被帶出土體的顆粒都小於2公釐[13] ，④多數科技人員用2公釐作為粗粒土和細粒土的分界粒徑，具有廣泛的群眾基礎，⑤統計資料（圖5）表明，2公釐與滲透破壞形式之間存在顯著相關性。
規範[1]中的粗粒土和細粒土的分界粒徑計算公式df = √d70*d20 ， 適用於所有土類，包括粘土也有粗粒土和細粒土的分界粒徑，顯然與砂礫卵石分界粒徑的物理意義不同。
2，砂礫卵石是研究管湧、發生管湧的重點領域，其核心問題是細粒土是否填滿了粗粒土（骨架）的孔隙，填滿為流土，填不滿為管湧[10] [13] 。填充係數解釋了這個問題，計算公式（文獻13公式1），把原式右邊的分式移項合併整理後得本文公式（1），可製成列線圖使用，方法如下：
因絕大多數砂礫卵石的質量密度=2.65，代入原式[13] （文獻13公式1）變換後得；
cn = 1 /*2.65 / 2.65-（11）
又設a = 2.65 / 2.65-（12）
得； cn = a * 13）
式中：a - 過渡符號
cn- 填充係數，
- 混合料中<2mm的細料含量%；
-砂礫卵石（混合料）幹密度g / cm3；
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