基本介紹
- 中文名：水力梯度
- 外文名：hydraulic gradient
- 意義：使水以一定流速流動的驅動力
- 概念：兩點水位差與該兩點間的距離之比
- 影響：滲透係數、潛蝕破壞
- 學科：土力學、水力學
簡介,滲透係數,潛蝕破壞,化學潛蝕,機械潛蝕,
簡介
水力梯度是指沿水流方向上單位滲透途徑上的水頭損失。地下水在運動過程中要克服摩擦阻力，不斷消耗機械能，產生水頭損失，沿流線方向水頭損失最大，水頭值下降最快，水頭線永遠是一條下降的曲線，水頭線上某點的曲率，即為該點的水力梯度。或者說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。在土力學或水力學中，滲透係數、潛蝕破壞等都與水力梯度有著十分密切的關聯。
滲透係數
滲透係數也稱水力傳導係數， 是指飽和多孔介質單位水力梯度時的滲流速度。滲透係數不僅取決於岩石的性質（如粒度成分、顆粒排列、充填狀況、裂隙性質及其發育程度等， 而且與滲透液體的物理性質（容重、黏滯性等） 有關。滲透係數可以通過數值模擬反演以及室內實驗等方法求得。實驗室測定滲透係數可以通過達西定律等方法進行計算。達西定律也稱線性滲透定律， 是研究滲流和介質滲透性與水力梯度之間的數量關係的重要定律 。一般說來， 根據達西定律，滲透係數與水力梯度之間無相關關係， 但從一些實驗研究中發現， 水力梯度在一定的條件下對滲透係數是有影響的。當水力梯度較小時，隨著水力梯度的增大，滲透係數逐漸減小；滲透係數的變化速率隨著水力梯度的不同而不斷變化，水力梯度小於0.25時滲透係數的改變較大， 當水力梯度大於0.25時滲透係數基本穩定；粗砂介質中水力梯度對滲透係數的影響最大， 中砂次之， 細砂對滲透係數的影響最小。
潛蝕破壞
潛蝕破壞是指水流在一定水力梯度下產生的較大的動水壓力沖刷、挾走細小顆粒或溶蝕岩土體，使岩土體中的孔隙逐漸增大，甚至形成洞穴，導致岩土體鬆動或破壞，以致產生地表裂縫、塌陷、影響建築工程的穩定。在黃土和岩溶等地區的岩、土層中最易發生潛蝕作用。潛蝕作用有機械潛蝕和化學潛蝕。潛蝕產生的條件主要有兩點：一是有適宜的岩土顆粒組成；二是有足夠的水動力條件。潛蝕作用的結果是導致岩石土體結構鬆動甚至破壞。機械潛蝕和化學潛蝕一般是同時進行的，且二者相互影響，相互促進的。
化學潛蝕
化學潛蝕是指潛蝕作用的一種。是水流從岩土中溶濾並帶走可溶鹽類，削弱岩石內部聯結，使岩土鬆散的現象。例如，在水庫工程中，庫水作為一種溶液, 在向壩基移動的過程中會產生水與壩基岩石之間、水與帷幕之間、混凝土之間的相互作用，壩基水質特徵的形成是這些作用共同作用的結果，但它可能引起壩基軟弱岩層的化學潛蝕 (包括對帷幕、混凝土的侵蝕)。化學潛蝕常為機械潛蝕創造了流通條件。
機械潛蝕
地下水滲流產生的動水壓力小於土顆粒的有效重度，即滲流水力坡度小於臨界水利坡度，雖然不會發生流砂，但是土中細小顆粒仍有可能穿過粗顆粒之間的孔隙被滲流攜帶而走。時間長了，將在土中形成管狀空洞，使土體結構破壞，強度降低，壓縮性增加，這種現象稱之為機械潛蝕。
