土力学与地基基础：土壤渗透性分析成果

项目导学

我们在现场挖土时常常看到，只要土坑低于地下水位，水就要源源不断渗出，给施工带来不便，为此常要用抽水机抽水来保证施工。地下水的存在，对基础的埋深、施工的防排水、基槽的侵蚀等工程问题都有重要影响。究其原因在于土是一种多相多孔介质，当饱和土体中两点之间存在能量差时，水就能通过土体中的连通孔隙，从能量高的位置向能量低的位置流动。本项目主要介绍了与工程施工相关的水的渗流问题及常见的土体的渗透变形，从而制定行之有效的防治渗透变形措施。

教学目标

1.知识目标

（1）达西定律及适用范围；

（2）渗透系数的测定方法及影响因素；

（3）渗透力的定义、单位、方向及大小；

（4）土的渗透破坏种类、产生原因及防治措施。

2.能力目标

（1）能利用达西定律描述地下水的渗流规律；

（2）能解释土体渗透系数的影响因素；

（3）能对土体渗透破坏的原因进行正确分析，并选择正确的防治措施。

3.情感目标

（1）树立良好的劳动纪律观念和团队协作意识；

（2）养成科学、严谨的工作态度；

（3）具备良好的交流、沟通能力。(www.xing528.com)

4.思政目标

（1）帮助学生树立创新意识；

（2）鼓励学生采用系统思维分析和解决问题；

（3）培养学生树立防微杜渐意识。

相关案例

佛山地铁2号线透水坍塌事故

2018年2月7日20时40分许，由中交二航局组织施工的佛山市轨道交通2号线一期工程土建一标段（以下简称“TJ1标段”）湖涌站至绿岛湖站盾构区间右线工地突发透水，引发隧道及路面坍塌，造成11人死亡、1人失踪、8人受伤，直接经济损失约5 323.8万元。

1.工程概况

佛山市轨道交通2号线湖涌站至绿岛湖站区间为长1 932 m双线隧道，事故段隧道底埋深约30.5 m，沿线穿越人工填土、淤泥质粉土、淤泥质土、粉砂、中砂、圆砾以及强风化泥质砂岩，且下穿澳边涌，该河涌常年有水且水量丰富。事故发生段隧道采用2台直径6.98 m土压平衡盾构施工，盾构机盾尾密封方式为盾尾刷＋密封脂，采用2道钢丝刷＋1道钢板钢丝刷＋1道止逆板的结构形式，盾尾油脂通过安装在后配套系统中的一个气控油脂泵压注，采用注入压力和注入量双控方式。2月7日晚事发前，盾构机完成905环掘进后，在位于隧道底埋深约30.5 m的淤泥质粉土、粉砂、中砂交界处且具有承压水的复杂地质环境中，进行管片拼装作业时，突遇土舱压力上升，盾尾下沉，盾尾间隙变大，盾尾透水涌砂。经现场施工人员抢险堵漏未果，透水涌砂继续扩大，下部砂层被掏空，使盾构机和成型管片结构向下位移、变形。隧道结构破坏后，巨量泥沙突然涌入隧道，猛烈冲断了盾构机后配套台车连接件，使盾构机台车在泥沙流的裹挟下被冲出700余米，并在隧道有限空间内引发了迅猛的冲击气浪，隧道内正在向外逃生的部分人员被撞击、挤压、掩埋，造成重大人员伤亡。

2.事故原因

（1）事故发生段存在深厚富水粉砂层且临近强透水的中粗砂层，地下水具有承压性，盾构机穿越该地段时发生透水涌砂涌泥坍塌的风险高；

（2）盾尾密封装置在使用过程中密封性能下降，盾尾密封被外部水土压力击穿，产生透水涌砂通道；

（3）涌泥涌砂严重情况下，仍在隧道内继续进行抢险作业，撤离不及时；

（4）隧道结构破坏后，大量泥砂迅猛涌入隧道，在狭窄空间范围内形成强烈泥砂流和气浪向洞口方向冲击，导致部分人员逃生失败，造成了人员伤亡的严重后果。