管涌现象和潜蚀作用

在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的空隙中移动，以至流失；随着土的空隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水流逐渐带走，最终导致土体中形成贯通的渗流通道（图6-14），造成土体塌陷，这种现象称为管涌。管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。

图6-14　通过坝基的管涌示意图

自然界中，在一定条件同样会发生上述渗透破坏作用。为了与人类工程活动所引起管涌现象进行区别，通常称之为潜蚀。潜蚀作用有机械的和化学的两种。机械潜蚀是指土粒在地下水的动水压力作用下受到冲刷，将土粒冲走，使土的结构破坏，形成洞穴的作用；化学潜蚀是指地下水溶解土中易溶岩，使土粒间结合力和土的结构破坏，土粒被水带走，形成洞穴的作用。这两种作用一般是同时进行的。

土是否发生管涌，首先取决于土的性质，管涌多发生在砂性土中，一般粘性土是不会发生管涌现象的。无粘性土产生管涌必须具备两个条件：

（1）几何条件。土中粗颗粒所构成空隙直径必须大于细颗粒直径，这是必要条件。对于不均匀系数Cu ＜10的土，颗粒粗细相差不多，粗颗粒形成的孔隙直径不比细颗粒大，因此，细颗粒不能在空隙中移动，也就不可能发生管涌。对于不均匀系数Cu＞10的砂砾石土，是否会发生管涌，主要取决于土的级配情况和细粒含量。大量试验结果表明，当土的不均匀系数Cu＞10时，对于级配不连续且细粒含量小于25%的土，破坏形式是管涌，对于级配连续且土中有5%以上的细颗粒小于土的平均孔隙直径（D0），即D0 ＞d5的土，也会发生管涌现象。

（2）水力条件。渗流力能够带动细颗粒在空隙间滚动或移动是发生管涌的水力条件，可用管涌的水力坡降来表示。但至今，管涌的临界水力坡降的计算方法尚不成熟，国内外研究者提出的计算方法较多，但计算的结果相差较大，故还没有一个被公认的合适公式。对于一些重大工程，应尽量由渗透试验确定。