地下水在岩土空隙中的运动称为渗流（渗透）。砂土是固体颗粒与孔隙的集合体，土孔隙的存在给非结合水（主要是重力水）提供了在水头差作用下发生渗流的可能条件。土的渗透性是指土体被水渗透的能力，它是土体三大主要性质之一，是土体有别于其他致密工程材料如钢材和混凝土等的独特性质。土的渗透性和土中渗流对土体的强度和变形性都有重要影响。

1）达西渗透定律

水体运动时，水的质点作有秩序、互不混杂的流动，称作层流运动。由于土的孔隙通道很小，渗流过程中黏滞阻力很大，所以多数情况下，水在土中的流速很慢，属于层流范围。土中水的渗流运动常用著名的达西渗透定律来描述，达西渗流定律即土的线性渗流理论。达西（H.Darcy）于1856年用如图6.5的试验装置，在稳定流和层流条件下，用粗颗粒土进行了大量的渗透试验，测定水流通过土试样单位截面积的渗流量，获得了渗流量与水力梯度的关系，从而得到渗流速度与水力梯度和土的渗透性质的基本规律。

试验是在装有砂的圆筒中进行的。水由筒的上端加入，流经砂柱，由下端流出。上游用溢水设备控制水位，使试验过程中水头始终保持不变。在圆筒的上下端各设一根测压管，分别测定上下两个过水断面的水头。下端出口处设管嘴以测定流量，且水的流出量等于流入量。根据实验结果，得到下列关系式：

图6.5　达西渗透性试验示意图

式中　Q——渗透流量（出口处流量，即为通过砂柱各断面的流量）；

　　　A——过水断面面积（在试验中相当于砂柱横断面的面积）；

　　　Δh——水头损失（Δh=h1-h2，即上下游过水断面的水头差）；

　　　L——水流渗径长度（上下游过水断面的距离）；

　　　k——渗透系数，cm/s；

　　　v——土中水的渗流速度，指整个过水断面上的平均流速，cm/s；(www.daowen.com)

　　　i——水力梯度，定义为沿着水流方向上单位长度的水头差值。

达西定律表明，在层流条件下土中孔隙水的渗透速度与水力梯度成正比。渗透系数的物理意义为单位水力坡度下的渗流速度。

从上面知道达西定律是在层流状态下砂土试样中获得的渗透基本规律，即土中渗流的平均渗透速度与水力梯度成线性关系，如图6.6（a）所示。

图6.6　渗透速度与水力梯度的关系示意图

后来，大量试验结果表明，黏性土的渗流在水力坡度大于ib时基本上服从这一规律，而砾石土则在水力坡度小于ic时适用达西定律。所以达西渗透定律的适用范围主要与渗透水流在土中的流动状态有关，属于层流状态者适用，紊流状态则不适用。

2）土的渗透性影响因素

土的渗透性是土体被水透过的性能，常用渗透系数k来反映。不同类型土体的渗透性变化很大，黏土k值为10-6～10-8cm/s，粉土为10-3～10-4cm/s，砂土大于10-4cm/s，卵石、碎石大于10-1cm/s，详见表6.12。由于土体的各向异性和土层结构构造上的特点等，土体渗透性也常常具有各向异性，其渗透性在水平向和垂直向表现出明显的差别。影响渗透规律变化的因素，除了渗透水流的流动状态外，还与土孔隙中的液体性质和土颗粒的大小、形状、矿物成分及与水的相互作用有关。

表6.12　常见土类的渗透系数参考值

对于无黏性土，影响渗透系数的主要因素是颗粒大小和级配、土体的孔隙比及饱和度、水的黏滞阻力等物理因素。土的颗粒越小，级配越好，土体孔隙比越小，渗透性越低。土体饱和度越大，土中封闭气泡越小，其渗透性也越大。另外，温度升高一般会使水的动力黏滞度减小，从而使土的渗透系数增大。

黏性土渗透性的影响因素要比无黏性土复杂。黏性土的渗透系数不但与颗粒大小和级配、土体密度和饱和度等因素有关，而且还受到矿物成分等其他因素影响。黏性土的矿物成分影响其颗粒大小，且影响颗粒与周围液相的相互作用，因此会对土的渗透性产生较大影响。渗透流体对黏性土渗透性的影响不但体现在流体重度和黏滞性方面，而且受到整个水—土—电解质体系相互作用的强烈影响，影响的性质和程度与黏土矿物、电解质溶液的成分及渗透溶液的极性都有密切关系。黏土和淤质土的渗透性很差。