1.流砂的概念与发生

流砂是指松散细颗粒土被地下水饱和后，在动水压力即水头差的作用下，产生的悬浮流动现象。流砂多发生在颗粒级配均匀的粉、细砂等砂性土中，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。流砂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（图7-10）。流砂通常是由于人类工程活动引起的。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。流砂破坏一般是突然发生的，对岩土工程危害很大。

2.流砂形成的条件

（1）岩性。土层由粒径均匀的细颗粒组成（一般粒径在0.1mm以下的颗粒含量在30%～35%以上）。由于土中含有较多的片状、针状矿物（如云母、绿泥石等）和含亲水胶体矿物颗粒，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。

图7-10　流砂破坏示意图

（a）斜坡条件时；（b）地基条件时
1—原坡面；2—流砂后坡面；3—流砂堆积物；4—地下水位；5—建筑物原位置；6—流砂后建筑物位置；7—滑动面；8—流砂发生区

（2）水动力条件。水力梯度较大，流速增大，动水压力超过了土颗粒的重量时，就能使土颗粒悬浮流动形成流砂。

临界水力梯度的计算公式为

1）斜坡表面土层受由里向外水平方向渗流作用时流砂破坏的临界水力梯度I0为

无粘性土（按单位土体计算）

粘性土（按单位土体计算）

式中　γ′——岩土的有效重度，kN/m3；

　　　γw——水的重度，kN/m3；

　　　φ——土的内摩擦角，°；

　　　C——土的粘聚力，kPa；(www.daowen.com)

　　　θ——斜坡坡度，°。

2）地基表面土层受自下而上的渗流作用时流砂破坏的临界水力梯度I0为无粘性土

粘性土

式中　γd——土的干重度，kN/m3；

　　　n——土的孔隙度；

　　　Gs——土的比重；

　　　C——土的粘聚力，kPa。

（3）土的渗透系数K越小，排水条件不通畅时，越易形成流砂。

（4）砂土孔隙度n越大，越易形成流砂。

3.流砂的防止

流砂对岩土工程危害很大，所以在可以发生流砂的地区应尽量利用其上面的土层做天然地基，也可利用桩基穿透流沙层。总之，应尽量避免水下大开挖施工。若必须时，可以利用下列方法防止流砂：

（1）人工降低地下水位。将地下水位降至可能产生流砂的地层以下，然后再开挖。

（2）打板桩。其目的一方面是加固坑壁，另一方面是改善地下水的径流条件，即增长渗流途径，减小水力梯度和流速。

（3）水下开挖。在基坑开挖期间，使基坑中始终保持足够的水头（可加水），尽量避免产生流砂的水头差，增加基坑侧壁土体的稳定性。

（4）其它方法。如冻结法、化学加固法、加重法、爆炸法等。