[科普中國]-直蝕

潛蝕破壞指水流在一定水力梯度下產(chǎn)生較大的動水壓力沖刷，挾走細小顆?；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)致巖土體結(jié)構(gòu)松動或破壞。直蝕是指巖土體在潛蝕直接作用下使土體結(jié)構(gòu)變松，孔隙增大，強度降低，甚至形成空洞或引起地表塌陷。

簡介潛蝕是滲透到地下的水分對巖土的水蝕作用，或地下水在一定水力坡度下，由于動水壓力產(chǎn)生的滲流作用，將土體中較細顆粒沖動帶走的現(xiàn)象?？蓪?dǎo)致滑坡和塌陷，破壞壩基及其他水工建筑物。直蝕，即潛蝕作用下直接對巖土體結(jié)構(gòu)造成破壞，一般多指物理潛蝕（化學(xué)潛蝕），地下一切以水的各種物理作用為主的侵蝕現(xiàn)象。由此看來，地下物理風(fēng)化剝蝕及地下重力侵蝕兩種地下侵蝕由于并非地下水直接作用，且無一般無明顯的物質(zhì)流失。物理潛蝕(機械潛蝕)只包括兩種情況：在多孔介質(zhì)中的滲流作用下發(fā)生的潛蝕，即滲流潛蝕，其主要作用力是滲流力；地下孔流、空腔流、管流、洞穴流乃至于地下河流等挾沙水流等水動力沖刷作用為主的潛蝕，其主要作用力是地下徑流的沖刷力1。

地下沖刷侵蝕或地下沖蝕地下徑流在徑流沖蝕通道中的沖刷作用下形成的侵蝕稱作地下沖蝕或地下沖刷侵蝕。沖蝕作用必須具備各種節(jié)理裂隙(尤其是構(gòu)造節(jié)理、垂直節(jié)理、濕陷裂隙、卸荷裂隙等等)或動植物孔洞等自由空間和通道，或者具備由其它形式潛蝕作用所形成的自由空間和通道，因而地層的結(jié)構(gòu)特征以及許多情況下前期發(fā)生的滲流變形破壞是地下水流沖蝕作用的前提條件。

有關(guān)術(shù)語管涌

所謂管涌，是指在任意方向滲透水流作用下，在砂或砂質(zhì)土層內(nèi)部空腔或外部的滲流出口處，細顆粒在粗顆粒形成的孔隙通道中集中移動、流失，或伴隨著細顆粒的流失粗顆粒也繼而流失，從而形成管狀侵蝕通道的現(xiàn)象。這樣定義的優(yōu)點有：(1)指出管涌是在滲流作用下形成的，以與有壓或無壓的孔流、空腔流、管流、洞穴流乃至于地下河流等作用下的各種侵蝕現(xiàn)象相區(qū)別；(2)發(fā)生管涌的滲流方向是任意方向的，避免了有的文獻只把管涌分為“垂直管涌”和“水平管涌”的局限性；(3)指明了發(fā)生管涌的土是砂或砂質(zhì)土，因為黏性土中一般不發(fā)生管涌；(4)指出管涌既可發(fā)生在土層內(nèi)部空穴壁或洞穴壁滲流出口處(層內(nèi)管涌)，也可以發(fā)生在土層外部臨空面滲流出口處(即一般意義上的管涌)；(5)指明了細顆粒是“集中”移動或流失，并最終能夠形成管狀侵蝕通道，避免了和“滲透壓密”等概念的混淆；(6)對發(fā)生于層間的接觸管涌亦適用；(7)既包含了無害管涌，僅細顆粒移動、流失，雖然此時滲流量和滲流速度增大，但粗顆粒骨架并不發(fā)生破壞)，也包含了有害管涌，包含粗顆粒的移動、流失，隨著孔隙擴大和滲流流速增加，較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走而形成貫通的徑流管道，是一種漸進性質(zhì)的破壞)。滲流垂直于兩種不同介質(zhì)接觸面運動時，在土層中形成管狀通道，或滲流沿著兩種不同介質(zhì)接觸面運動時將顆粒帶出而形成管狀通道的現(xiàn)象，這兩種現(xiàn)象統(tǒng)稱接觸管涌。

滲透壓密

在任意方向的滲流作用下，細顆粒在土體內(nèi)發(fā)生移動，但由于滲透邊界條件限制而不流失于土體外，飽和土體在滲透力作用下會發(fā)生的體積縮小現(xiàn)象，正如松散堆積體在自重作用下產(chǎn)生自重壓密一樣，這種在滲透力作用下發(fā)生的土體整體或局部體積縮小的現(xiàn)象可稱為滲透壓密。以往大多都是研究土體在外荷載或自重作用下的壓密，很少研究由于滲透力產(chǎn)生的壓密問題。實際上盡管人們已經(jīng)利用滲透壓密原理為工程服務(wù)，但對滲透壓密機理的理論揭示很少，致使限制了對一些問題的深入認識。如土的滲透系數(shù)與施加于試樣的水力比降有關(guān)，其本質(zhì)是滲透壓密作用的反映。水力沖填壩、尾礦壩利用滲透壓密作用提高初期填土的干密度，堤壩的滲流控制時用天然淤積鋪蓋來提高防滲性能等，均屬于利用滲透壓密原理為工程服務(wù)的典型實例，但通常只認為是自重作用而忽視了滲透壓密。另外，許多工程問題又與滲透壓密性狀有關(guān)，如一些工程的天然鋪蓋，在運行多年后仍產(chǎn)生裂縫，主要是水頭的變化引起鋪蓋滲透壓密產(chǎn)生的不均勻沉降所造成。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)