在工程实际中研究渗透变形的目的在于结合坝的特点、规模和重要性，对渗透稳定性作出评价。一般遵循以下步骤：首先是判别渗透变形的类型，确定渗透变形发生的临界水力比降和允许水力比降；其次根据地下水渗流条件，确定各点实际水力比降；最后比较实际水力比降与允许水力比降的相对大小，如果前者小于后者，则是安全的，不会出现渗透稳定性问题；相反，则会出现渗透稳定性问题。因此，除了确定实际水力比降外，渗透变形类型的判别、临界水力比降和允许水力比降的确定也十分关键。

8.4.3.1　渗透变形类型判别

渗透变形的类型主要取决于土体颗粒级配和土体结构，据此可以判别渗透变形的类型和发生的可能性。

（1）根据颗粒级配曲线来判别。颗粒级配曲线较直（或称“直线式”，图8-12中Ⅰ），表示土的颗粒成分是连续变化的，不均匀系数一般较小，较粗粒级之间的孔隙被较细粒级逐级充填，颗粒处于互相夹挤状态，渗透水流不能将细粒带出，很难发生管涌，而以流土为主，除非其结构特别疏松才会发生管涌。若颗粒级配曲线呈上凹形状（或称“瀑布式”，图8-12中Ⅱ），说明粗粒含量多而集中，细粒含量少，渗透变形为管涌。若颗粒级配曲线为上凸形（或称“阶梯式”，图8-12中Ⅲ）时，说明土中粗、细两级颗粒含量均较高，而中间颗粒较少，所以渗透变形以管涌为主。但是当细粒含量特别高时，则为流土。

图8-12　粗颗粒级配曲线与渗透变形型式关系图

Ⅰ.流土；Ⅱ.管涌；Ⅲ.管涌或流土

（2）根据土性和细粒含量Pc来判别。黏性土的渗透变形主要是流土和接触流失两种类型。对于无黏性土，当不均匀系数≤5时可判为流土；当不均匀系数＞5时，土中细粒含量的多寡在很大程度上决定了其渗透变形的类型，当土的细粒颗粒含量Pc≥35%时为流土，Pc＜25%时为管涌，Pc=25%～35%时为过渡型。

土的细粒颗粒含量Pc根据下面的方法确定：①对于级配不连续的土，级配曲线中至少有一个以上粒组的颗粒含量≤3%的平缓段，则以该平缓段的最大粒径和最小粒径的平均值或最小粒径作为粗、细颗粒的区分粒径df，相应于该粒径的颗粒含量为细粒颗粒含量P。②对于级配连续的土，粗、细颗粒的区分粒径df按下式确定：

式中：d70、d10——分别为小于该粒径的土重占总土重70%和10%的颗粒粒径（mm）。

（3）接触冲刷的判别。对于双层结构坝基，若两层土的不均匀系数均不超过10，且D10/d10≤10时（D10和d10分别代表较粗和较细一层土的小于该粒径的土重占总土重10%的颗粒粒径），不会发生接触冲刷，否则可能发生接触冲刷。

（4）接触流失的判别。对于地下水渗流方向向上的双层结构坝基，若两层土的不均匀系数均不超过5，且D15/d85≤5时（D15和d85分别代表较粗和较细一层土的小于该粒径的土重占总土重15%和85%的颗粒粒径），不会发生接触流失；若两层土的不均匀系数均不超过10，且D20/d70≤7时（D20和d70分别代表较粗和较细一层土的小于该粒径的土重占总土重20%和70%的颗粒粒径），也不会发生接触流失。

8.4.3.2　临界水力比降的确定

临界水力比降也称临界水力梯度，是指能够使土体产生渗透变形的最小水力比降。它主要取决于土体的颗粒级配、密实度等因素。临界水力比降一般通过理论计算确定。对于重要的大型工程或地层结构复杂的地基土，其临界水力比降和允许水力比降应通过专门的试验进行确定。下面介绍不同类型渗透变形的临界水力比降计算方法。

（1）流土型临界水力比降Jcr可采用下列公式计算：

对于无黏性土

对于黏性土

式中：Gs——土粒密度与水的密度之值；

n——土的孔隙率（以小数计）。

c——土的抗渗凝聚力（kPa），c=0.2ωL-3.5，其中ωL为土的液限含水量（%）；(www.daowen.com)

D0——取1.0m。

（2）管涌型或过渡型临界水力比降Jcr可采用下式计算：

式中：d5、d20——分别为小于该粒径的土重占总土重5%和10%的颗粒粒径（mm）。

（3）管涌型临界水力比降Jcr也可采用下式计算：

式中：d3——小于该粒径的土重占总土重3%的颗粒粒径（mm）；

8.4.3.3　允许水力比降的确定

允许水力比降等于临界水力比降除以工程的安全系数。安全系数与工程等级、坝高、工程的重要性，以及地质条件的复杂程度等有关。安全系数一般取1.5～2.0，当渗透稳定对水工建筑物的危害较大时，安全系数可取2.0；对于特别重要的工程，安全系数也可取2.5。

对于无黏性土，无试验资料时，也可按照表8-6选用经验值。

表8-6　无黏性土的允许水力比降

注：本表不适用于渗流出口有反滤层的情况。