[科普中国]-流土

流土也称流砂，是指在渗流作用下，某一范围内土体的表面隆起、浮动或某一颗粒群的同时起动而流失的一种沙沸现象。在渗透力作用下，土体中的颗粒群同时启动而流失，它可以发生在非黏性土中，也可以发生在黏性土中。在渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流土现象或流砂现象。1

在渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流土现象或流砂现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，它的发生一般是突发性的，对工程危害极大。

概念流土是指在渗透力作用下，土体中的颗粒群同时起动而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处，是渗透变形的一种基本形式。可以发生在非黏性土中，也可以发生在黏性土中。非黏性土的流土形式如泉眼群、沙沸、土体翻滚最终被渗流托起；在黏性土中则表现为土块隆起、膨胀、浮动、断裂等。基坑或渠道歼挖时所出现的流沙现象是流土的一种常见形式。2

内容流土通常是指指在向上渗流作用下局部土体表面的隆起、顶穿或粗颗粒群同时浮动而流失的现象。前者多发生于表层由黏性土与其他细粒土组成的土体或较均匀的粉细砂层中；后者多在不均匀的砂土层中。流土多发生在颗粒级配均匀而细的粉、细砂中，有时在粉土中亦会发生，其表现形式是所有颗粒同时从一近似于管状通道被渗透水流冲走，流土发展结果是使基础发生滑移或不均匀下沉，基坑坍塌，基础悬浮等。流土通常是由于工程活动而引起的。但是，在有地下水出露的斜坡、岸边或有地下水溢出的地表面也会发生。流土破坏一般是突然发生的，对岩土工程危害很大。3

流土现象的产生不仅取决予渗流力的大小，同时与土的颗粒级配、密度及透水性等条件相关。使土开始发生流土现象时的水力梯度称为临界水力梯度icr。显然，渗流力γwi等于土的浮重度γ'时，土处于产生流砂的临界状态，因此临界水力梯度icr为

icr=γ' /γwi=****（GI-1）×（1-n）

上式亦表明，临界水力梯度与土性密切相关，研究表明，土的不均匀系数越大，icr值越小；土中细颗粒含量越高，icr值越大；土的渗透系数越大，临界水力梯度越低。4

流土不是细土粒穿过粗土粒的孔隙流失，而是不分大小土粒都移动。非黏性土如卵石和砂，当其级配均匀而连动，没有缺少中间粒径的土粒时，其渗透变形一般为流土。坝基发生流土时，集中渗流先将下游坝脚附近的表土层顶穿，表土浮起，使下游坝坡失去水而滑坡。这种事故一般是突然发生的，事先甚至没有任何预兆。5

形成条件①岩性：土层由粒径均匀的细颗粒组成(一般粒径在0.01mm以下的颗粒含量在30%～35%以上)，土中含有较多的片状、针状矿物(如云母，绿泥石等)和附有亲水胶体矿物颗粒，从而增加了岩土的吸水膨胀性，降低了土粒重量。因此，在不大的水流冲力下，细小土颗粒即悬浮流动。

②水动力条件：水力梯度较大，流速增大，当沿渗流方向的渗透力大于土的有效重度时，就能使土颗粒悬浮流动形成流土，可以用公式判断。3

流土判别①按《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50287--1999)，流土根据土的细粒含量采用下列方法判别：

Pc≥1/4(1-n)×100%

上式中，n为土的孔隙率(%)；Pc为土的细颗粒含量，以质量百分率计(%)。

②按水力条件判别

判别基坑坡脚或基坑四角的坡脚及其附近，土体是否处于“稳定”。一般用流土临界水力比降Jcr。除以安全系数Fs(Fs=1.2～2.0,对于特别重要的工程也可取2.5)得到允许水力比降J允许，与该处土体渗流作用下的实际水力比降J比较，若J≤J允许，则不产生流土。3

防治原则防治流土的关键在于控制渗流逸出处的水力坡降，基本措施是确保实际的逸出处水力坡降不超过允许值。

流土现象的防治原则是：

①减小或消除水头差，如采取基坑外的井点降水法降低地下水位，或采取水下挖掘；

②增长渗流路径，如打板桩；

③在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力；

④土层加固处理，如冻结法、注浆法等。4

本词条内容贡献者为:

林国庆 - 副教授 - 中国海洋大学