趙耀威,李 達(dá),高笑娟,焦 雷
(1.河南科技大學(xué) 土木工程學(xué)院,河南 洛陽(yáng) 471023;2.中鐵十五局集團(tuán) 城市軌道交通工程有限公司,河南 洛陽(yáng) 471002)
滲流作用下,無(wú)黏性土顆粒的起動(dòng)流失作為滲透變形的直觀表現(xiàn)形式,會(huì)對(duì)砂礫石地基和堤防結(jié)構(gòu)等工程造成嚴(yán)重的不良影響[1-3]。相關(guān)研究多集中于影響滲透變形發(fā)生的土體本身幾何條件和外部水力條件兩方面[4]。幾何條件包括顆粒級(jí)配、密實(shí)度、孔隙率等,決定土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,并且由土體顆粒級(jí)配和相對(duì)密度來(lái)決定內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的方法已經(jīng)相當(dāng)成熟[5-7];水力條件包括水力梯度的大小和方向,是驅(qū)動(dòng)土體顆粒起動(dòng)流失、導(dǎo)致滲透變形的外部條件,一般采用臨界水力梯度來(lái)描述。
對(duì)于土體滲透變形的水力條件,研究手段以土體顆粒移動(dòng)流失的力學(xué)分析法為主,根據(jù)顆粒在滲流作用下的受力平衡來(lái)計(jì)算滲透變形發(fā)生的臨界水力梯度。太沙基公式便是利用土體顆粒所受的滲透力與其水下浮重相平衡的原理,獲得均勻土滲透變形發(fā)生的水力條件[8],其形式為
式中:icr為滲透變形發(fā)生的臨界水力梯度;Gs為土體相對(duì)密度,Gs=γs/γw,其中γs為土顆粒重度、γw為水的重度;n為土體孔隙率。
不同于均勻土滲流作用下局部土體或顆粒群移動(dòng)流失的表現(xiàn)形式,不均勻土滲透變形的表現(xiàn)形式主要為管涌,即滲流作用下較細(xì)顆粒通過(guò)較粗顆粒所形成的基質(zhì)間隙不斷地遷移流失[9]。根據(jù)此特點(diǎn),康德拉且夫認(rèn)為滲流作用下土體顆粒上作用有3 個(gè)力,即顆粒在水中的自重、滲流對(duì)土體顆粒產(chǎn)生的拖曳力、滲流產(chǎn)生水頭差分布在單個(gè)顆粒上的作用力,并根據(jù)力的平衡關(guān)系給出了確定臨界水力梯度的關(guān)系式[10]:
式中:d0為無(wú)黏性土的等效管道孔徑,d為可動(dòng)顆粒粒徑。
Indraratna 等[11]基于等效孔徑的概念,提出了一種土體中細(xì)顆粒沿孔隙通道遷移流失的理論模型;許波琴等[12]在該模型基礎(chǔ)上對(duì)顆粒進(jìn)行力和力矩的平衡分析,探討了顆粒起動(dòng)方式的影響;王霜等[13]考慮周?chē)w粒對(duì)水流拖曳力的影響,重新進(jìn)行顆粒受力的平衡分析,獲得了散粒土管涌發(fā)生的臨界水力梯度表達(dá)式;Huang 等[14]根據(jù)繞固定顆粒滾動(dòng)的極限力矩平衡條件,得到了考慮相對(duì)固定顆粒不同暴露位置的臨界水力梯度計(jì)算公式;王明年等[15]在考慮土體有效應(yīng)力和細(xì)顆粒應(yīng)力折減的情況下,建立細(xì)顆粒的受力模型,獲得臨界水力梯度計(jì)算公式。
調(diào)研發(fā)現(xiàn),眾多學(xué)者雖然對(duì)顆粒起動(dòng)臨界水力梯度進(jìn)行了大量的研究,但是存在忽略特定邊界條件、考慮影響因素單一的問(wèn)題,鮮有在考慮孔隙管道幾何邊界條件下綜合多種影響因素來(lái)計(jì)算臨界水力梯度的研究成果,同時(shí),多種因素對(duì)臨界水力梯度的影響規(guī)律也有待進(jìn)一步探討。
在已有研究的基礎(chǔ)上,本研究提出了一種考慮多種因素影響的松散顆粒沿孔隙管道起動(dòng)流失的理論模型?;谧兘孛婵紫豆艿赖膸缀芜吔鐥l件,結(jié)合劉忠玉等[7]對(duì)無(wú)黏性土顆粒的分類(lèi),對(duì)孔隙管道中一般存在狀態(tài)的可動(dòng)顆粒和臨界存在狀態(tài)的阻塞顆粒分別進(jìn)行了起動(dòng)流失的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析,引入相對(duì)遮擋度、相對(duì)暴露度和應(yīng)力狀態(tài)等的關(guān)鍵影響因素,根據(jù)力矩平衡方程獲得顆粒起動(dòng)流失臨界水力梯度的計(jì)算模型,并利用已有的試驗(yàn)資料驗(yàn)證了該模型預(yù)測(cè)臨界水力梯度的有效性和優(yōu)越性。此外,還分析了滲流方向、相對(duì)遮擋度以及相對(duì)暴露度等參數(shù)對(duì)臨界水力梯度的影響規(guī)律。
無(wú)黏性管涌型土由骨架顆粒和松散顆粒兩類(lèi)土顆粒構(gòu)成[7]。根據(jù)其滲透變形的表現(xiàn)形式,用一組不相連的流體導(dǎo)管模擬骨架顆粒堆積形成孔隙系統(tǒng)的幾何形狀,形成變截面的孔隙管道模型,如圖1 所示[5]。作為松散顆粒移動(dòng)流失的幾何邊界條件,這些由骨架顆粒構(gòu)成的管道平行于流動(dòng)方向,管道最小孔徑d0和最大孔徑dmax由以下公式確定[7]:
圖1 變截面的孔隙管道模型
其中
式中:λ為土體顆粒的形狀系數(shù),對(duì)于球形顆粒λ取6;na為僅由骨架顆粒組成假想土體的孔隙率;e為天然土體的孔隙率;ya為天然土體中松散顆粒的含量,以小數(shù)表示;Dh為骨架顆粒的有效粒徑;ΔSi為骨架顆粒中第i粒組的質(zhì)量含量;Di為第i粒組的代表粒徑。
基于骨架顆粒形成的變截面孔隙管道模型,假設(shè)孔隙管道的孔徑為d0,根據(jù)Poiseuille 定律,單個(gè)孔隙管道的水流流量Q0為
式中:i為管道水力梯度,μw為水的黏滯度。
那么,孔隙管道中的水流流速v為
式中:S為單個(gè)孔隙管道的橫截面面積。
鑒于變截面孔隙管道對(duì)發(fā)生移動(dòng)顆粒粒徑的限制關(guān)系,選取直徑d0的孔隙管道單元作為顆粒移動(dòng)流失的幾何邊界條件,其中心位于流線上,θ表示其相對(duì)于豎直軸的方位角。結(jié)合無(wú)黏性土顆粒的分類(lèi),對(duì)孔隙管道中可動(dòng)顆粒的一般存在狀態(tài)和阻塞顆粒的臨界存在狀態(tài)分別進(jìn)行顆粒起動(dòng)流失的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析,同時(shí),假設(shè)孔隙管道單元中水流為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。
一般存在狀態(tài)下可動(dòng)顆粒的粒徑大小決定了顆粒并不會(huì)以單一粒子的形式存在于孔隙管道單元中,即顆粒起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析需考慮周?chē)w粒的影響,為此,引入周?chē)w粒的相對(duì)遮擋度和相對(duì)暴露度兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行顆粒受力分析。
滲流作用下,可移動(dòng)顆粒A的受力如圖2 所示,受到的力包括水流拖曳力FD、水下浮重G′、靜水壓力FP、周?chē)w粒的支持力N以及顆粒之間的摩擦力Ff。其中:水流拖曳力可利用顆粒在黏滯層流中所克服的阻力計(jì)算,其大小與孔隙流速有關(guān),孔隙流速越大,顆粒所受到的拖曳力也越大,作為水流流過(guò)粗糙顆粒表面而產(chǎn)生的摩擦力,其方向因受到周?chē)w粒的影響不一定沿顆粒的運(yùn)動(dòng)方向,而是結(jié)合相對(duì)周?chē)w粒的位置關(guān)系,考慮利用相對(duì)上游顆粒的遮擋度以及下游顆粒的暴露度來(lái)判斷拖曳力的作用方向,即拖曳力方向沿周?chē)w粒所形成的理論床面;靜水壓力FP為作用在顆粒投影面積上的水壓力差,結(jié)合達(dá)西定律可知,其方向與孔隙管道中的水流方向一致。顆粒A運(yùn)動(dòng)時(shí),沿周?chē)w粒B表面發(fā)生滾動(dòng),這時(shí)的摩擦力即為兩顆粒之間的滾動(dòng)摩擦力,因其產(chǎn)生的力矩為零,計(jì)算時(shí)將其忽略。
圖2 一般存在狀態(tài)顆粒起動(dòng)的受力示意
隨著水力梯度的增大,水流對(duì)顆粒的驅(qū)動(dòng)作用逐漸增大,最終達(dá)到使顆粒A所受各力繞其與下游顆粒接觸點(diǎn)O的合力矩為零時(shí),顆粒A達(dá)到極限平衡狀態(tài),此時(shí)孔隙管道中的水力梯度即為一般存在狀態(tài)顆粒起動(dòng)流失的臨界水力梯度。
以顆粒A、B之間的接觸點(diǎn)O為中心建立力矩平衡方程:
式中:d為可移動(dòng)顆粒A的直徑;θ為孔隙管道方向與豎直方向的夾角;β為可移動(dòng)顆粒的暴露角,即滲流方向與顆粒A、B中心點(diǎn)連線的夾角,其正弦值象征相對(duì)下游顆粒的暴露度,可由l2表示,sinβ=l2/r,r為可動(dòng)顆粒A的半徑;ψ為遮擋角,即周?chē)w粒接觸點(diǎn)連線和其中心點(diǎn)連線的夾角,其正弦值象征周?chē)w粒的遮擋度,可由l1表示,sinψ=l1/r。
靜水壓力FP由達(dá)西定律經(jīng)數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化推導(dǎo)得到[11]:
式中:δs為孔隙管道單元的長(zhǎng)度,可取δs=d。
拖曳力FD(阻力)根據(jù)Stokes 定律計(jì)算得到[16]:
水下浮重G′計(jì)算公式為
把以上各力的計(jì)算公式代入力矩平衡方程可得一般存在狀態(tài)下顆粒起動(dòng)臨界水力梯度i的計(jì)算公式:
阻塞顆粒作為松散顆粒存在于孔隙管道中的臨界狀態(tài),顆粒起動(dòng)流失時(shí)需考慮其應(yīng)力狀態(tài)的影響。同時(shí),引入Skempton 的應(yīng)力折減系數(shù)α來(lái)表示細(xì)顆粒因無(wú)法完美填充骨架顆??紫抖惺茌^低應(yīng)力的折減程度。
假設(shè)土體為連續(xù)、均勻、各向同性材料,可以看作半無(wú)限空間的彈性體,那么自重作用下任意土體單元的應(yīng)力狀態(tài)均可簡(jiǎn)化為側(cè)限應(yīng)力狀態(tài),如圖3(a)所示。為了便于分析,沿滲流方向建立mon坐標(biāo)系,則滲流作用下該土體單元斜截面的應(yīng)力狀態(tài)如圖3(b)所示。
圖3 土體單元的應(yīng)力狀態(tài)[15]
用應(yīng)力矩陣的形式可以表示為
式中:σm為m方向(平行于滲流方向)的正應(yīng)力;σn為n方向(垂直于滲流方向)的正應(yīng)力;τmn為n方向的切應(yīng)力;τnm為m方向的切應(yīng)力為滲流作用下土體單元所受到的水平方向有效應(yīng)力為滲流作用下土體單元所受到的豎向有效應(yīng)力。
滲流作用下,阻塞顆粒的受力如圖4 所示,受到的力包括孔隙管道的壓力FN、阻塞顆粒與孔隙管道的摩擦力Ff、水下浮重G′和作用于顆粒表面的靜水壓力FP。對(duì)于孔隙管道的壓力FN,可將上述斜截面的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)用于孔隙單元中的阻塞顆粒上求得,同時(shí),考慮阻塞顆粒接觸的實(shí)際情況需對(duì)其所受應(yīng)力作出調(diào)整。因此,阻塞顆粒不承受m面上的應(yīng)力,n面上的切向應(yīng)力因顆粒運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變而發(fā)生變化,并隨著孔隙管道作用于顆粒上正應(yīng)力的增大而增大。此外,因阻塞顆粒表面無(wú)水流流過(guò),故顆粒不承受水流拖曳力的作用[11]。
圖4 阻塞顆粒受力示意
以阻塞顆粒與孔隙管道的接觸點(diǎn)O為中心建立力矩平衡方程:
阻塞顆粒與孔隙管道的摩擦力Ff按照下式計(jì)算:
其中
式中:f為摩擦系數(shù),無(wú)黏性土f=tanφ′,φ′為土體的有效內(nèi)摩擦角;s為σn的作用面積,取πd2/4。
其余力的計(jì)算方式同前,各計(jì)算公式代入力矩平衡方程可得臨界存在狀態(tài)下顆粒起動(dòng)臨界水力梯度i的計(jì)算公式:
式中:K0為土體的靜止土壓力系數(shù),無(wú)黏性土K0=1-sinφ′。
經(jīng)過(guò)對(duì)孔隙管道中兩種存在狀態(tài)顆粒的運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析,臨界存在狀態(tài)僅有靜水壓力驅(qū)動(dòng)以及受到應(yīng)力狀態(tài)的影響,顆粒起動(dòng)流失所需要的水力梯度更大,因此出于安全考慮,將一般存在狀態(tài)顆粒起動(dòng)的臨界水力梯度作為無(wú)黏性土發(fā)生滲透變形的臨界水力梯度。
為驗(yàn)證理論模型對(duì)顆粒起動(dòng)臨界水力梯度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,利用有關(guān)文獻(xiàn)中所列部分土樣數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。數(shù)據(jù)來(lái)源其一是Skempton 等[17]根據(jù)自行配制的4 種砂礫料所進(jìn)行的室內(nèi)管涌試驗(yàn)研究,其中試驗(yàn)土樣C、D 是內(nèi)部穩(wěn)定的;其二是Ahlinhan 等[18]利用專門(mén)研制的試驗(yàn)裝置,對(duì)5 種不同無(wú)黏性土進(jìn)行的垂直和水平滲流試驗(yàn)研究,試驗(yàn)中改變了土樣的初始相對(duì)密度且土樣A1、A2 為內(nèi)部穩(wěn)定土,故選取土樣A、B、E1、E2、E3 分別進(jìn)行校驗(yàn)。需要說(shuō)明的是不同試驗(yàn)認(rèn)定管涌發(fā)生的臨界條件存在差異,理論模型中無(wú)法選擇統(tǒng)一的顆粒粒徑作為管涌發(fā)生的認(rèn)定顆粒,因此根據(jù)已有研究的分析成果,同時(shí)出于安全考慮,對(duì)于Skempton管涌試驗(yàn),假定土顆粒流失量達(dá)到土體質(zhì)量的5%時(shí),所對(duì)應(yīng)的水力梯度為土體顆粒移動(dòng)流失的臨界水力梯度,即顆粒粒徑取d=d5(d5為小于該粒徑的土顆粒占土體總質(zhì)量的5%的粒徑),同樣地,對(duì)Ahlinhan 管涌試驗(yàn)選取d=d10(d10為小于該粒徑的土顆粒占土體總質(zhì)量的10%的粒徑)。具體校驗(yàn)過(guò)程如下。
首先,根據(jù)天然土體的級(jí)配曲線計(jì)算界限粒徑xa[7],劃分骨架顆粒與松散顆粒,然后計(jì)算僅由骨架顆粒組成假想土體的有效粒徑Dh,并將該假想土體的孔隙率na和計(jì)算所得Dh代入式(3),獲得由骨架顆粒形成孔隙管道的最小直徑d0。各試驗(yàn)土樣計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 試驗(yàn)土樣參數(shù)及計(jì)算結(jié)果
其次,引用斜坡上泥沙顆粒相對(duì)暴露度的均值計(jì)算公式[19],計(jì)算水平滲流條件下顆粒的相對(duì)暴露度,取sinβ=0.785,垂直滲流條件下相對(duì)暴露度取值為0.798;對(duì)比暴露度與遮擋度,其二者均表示可移動(dòng)顆粒A 相對(duì)周?chē)w粒的位置關(guān)系[20],因此考慮遮擋度同暴露度一樣,也假定其分布規(guī)律服從偏正態(tài)分布,同樣可采用斜坡上顆粒相對(duì)暴露度的均值公式計(jì)算,其具體取值與暴露度相同。
最后,利用模型實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)土樣臨界水力梯度的預(yù)測(cè),并將預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布散點(diǎn)繪于圖5中。散點(diǎn)分布越靠近圖中45°線,表示數(shù)據(jù)吻合程度越高,模型預(yù)測(cè)顆粒移動(dòng)臨界水力梯度的效果越好。由圖5(a)可以看出,水平滲流條件下,散點(diǎn)位置大致位于45°線兩側(cè),試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值之比的均值與1 的偏差為0.109 6,振蕩系數(shù)為0.128,兩組數(shù)據(jù)具有較高的吻合程度;垂直滲流條件下,兩組數(shù)據(jù)也同樣具有較好的一致性,如圖5(b)所示,試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值之比的均值與1 的偏差為-0.003 4,振蕩系數(shù)為0.154。經(jīng)過(guò)與文獻(xiàn)方法計(jì)算結(jié)果[4]比較可知,無(wú)論是水平滲流還是垂直滲流,理論分析模型對(duì)顆粒起動(dòng)流失臨界水力梯度的預(yù)測(cè)都具有較高的準(zhǔn)確性,模型的有效性得以驗(yàn)證。
此外,因理論分析模型對(duì)臨界水力梯度的預(yù)測(cè)公式與康德拉且夫法計(jì)算公式具有相同的形式,將其預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)繪于圖5(b)中,可知采用康德拉且夫法預(yù)測(cè)顆粒移動(dòng)臨界水力梯度的部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)遠(yuǎn)離對(duì)角線區(qū)域,數(shù)據(jù)誤差較大,試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值之比的均值與1 的偏差達(dá)到0.260??梢?jiàn)本文提出的計(jì)算模型預(yù)測(cè)顆粒起動(dòng)臨界水力梯度的準(zhǔn)確性顯著優(yōu)于康德拉且夫法的預(yù)測(cè)結(jié)果。
滲流方向角θ與臨界水力梯度預(yù)測(cè)值icr的關(guān)系如圖6 所示??梢钥闯?,在相同滲流方向下,顆粒起動(dòng)的臨界水力梯度隨著顆粒粒徑的增大而增大,這與模型試驗(yàn)的結(jié)果一致[21];而對(duì)于相同粒徑的顆粒,雖然垂直滲流臨界水力梯度大于水平滲流臨界水力梯度這一預(yù)測(cè)結(jié)果與Ahlinhan 等[18]的滲流試驗(yàn)結(jié)果相同,但是其變化趨勢(shì)受相對(duì)下游顆粒暴露位置的影響,隨著滲流方向角的增大,臨界水力梯度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。
從顆粒受力分析的角度可以做出很好的解釋:在相對(duì)暴露度的影響下,不同滲流方向上土顆粒自重對(duì)顆粒臨界驅(qū)動(dòng)力的貢獻(xiàn)程度不同。位于孔隙管道單元中的可動(dòng)顆粒繞其與下游顆粒接觸點(diǎn)滾動(dòng)時(shí),若滲流方向角小于顆粒的暴露角,則顆粒自重將同樣作為顆粒起動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力,顆粒本身依靠自重便能實(shí)現(xiàn)在孔隙管道中的起動(dòng)流失,隨著滲流方向角的增大,顆粒自重的驅(qū)動(dòng)作用越來(lái)越?。蝗魸B流方向角等于顆粒的暴露角,則顆粒自重的驅(qū)動(dòng)作用消失;若滲流方向角大于暴露角,則顆粒自重便成為阻礙顆粒移動(dòng)的力,并隨著滲流方向角的不斷增大,顆粒自重的阻礙作用越來(lái)越大,直至顆粒自重完全成為阻礙力(即自重沿顆粒滾動(dòng)相反方向的分力等于自重),起動(dòng)所需臨界水力梯度達(dá)到最大,之后伴隨滲流方向角的繼續(xù)增大,顆粒自重的阻礙作用逐漸減小,起動(dòng)所需水力條件便逐漸降低。
以sinψ表示移動(dòng)顆粒的相對(duì)遮擋度,其值越大顆粒遮擋程度越低;以sinβ表示顆粒的相對(duì)暴露度,其值越大顆粒暴露程度越高。周?chē)w粒對(duì)臨界水力梯度的影響如圖7 所示。
從圖7 中可以看出,移動(dòng)顆粒的相對(duì)遮擋度與臨界水力梯度呈正相關(guān),即臨界水力梯度隨著相對(duì)遮擋度的增大而增大;而相對(duì)下游顆粒的暴露度與臨界水力梯度因滲流方向的影響而呈曲線相關(guān),隨著滲流方向角的增大,臨界水力梯度隨著相對(duì)暴露度的增大而呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。結(jié)合顆粒起動(dòng)流失的理論模型分析,隨著顆粒相對(duì)遮擋度的增大,驅(qū)動(dòng)顆粒繞接觸點(diǎn)滾動(dòng)的拖曳力越來(lái)越小,相應(yīng)地需要更大的力來(lái)克服重力力矩;隨著顆粒相對(duì)暴露度的增大,一方面,驅(qū)動(dòng)顆粒起動(dòng)的靜水壓力越來(lái)越大,另一方面,隨著滲流方向角的增大,自重對(duì)顆粒繞接觸點(diǎn)滾動(dòng)的驅(qū)動(dòng)作用會(huì)逐漸增強(qiáng)或阻礙作用逐漸減弱,均導(dǎo)致顆粒起動(dòng)臨界水力梯度減小,而當(dāng)滲流方向角逐漸增大至下游顆粒不再受移動(dòng)顆粒自重阻礙時(shí),自重對(duì)顆粒繞接觸點(diǎn)滾動(dòng)的阻礙作用又會(huì)隨相對(duì)暴露度的增大而逐漸增強(qiáng)。由此可知,伴隨滲流方向角的增大,顆粒起動(dòng)的臨界水力梯度會(huì)出現(xiàn)隨著相對(duì)暴露度增大而先減小后增大的變化趨勢(shì)。
針對(duì)內(nèi)部不穩(wěn)定無(wú)黏性土顆粒起動(dòng)流失問(wèn)題,本文采用理論分析方法提出了一種考慮多種因素影響的松散顆粒沿孔隙管道起動(dòng)流失的理論模型。
1)模型綜合考慮相對(duì)遮擋度、相對(duì)暴露度及應(yīng)力狀態(tài)的影響,經(jīng)對(duì)比分析獲得顆粒起動(dòng)流失的臨界水力梯度計(jì)算公式,其預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值吻合程度高以及相對(duì)優(yōu)于康德拉且夫法的計(jì)算結(jié)果,表明了計(jì)算模型預(yù)測(cè)顆粒起動(dòng)臨界水力梯度的有效性和優(yōu)越性。
2)相對(duì)遮擋度與臨界水力梯度呈正相關(guān),而相對(duì)暴露度與滲流方向角兩參數(shù)之間相互作用、共同影響。受相對(duì)暴露度的影響,臨界水力梯度隨著滲流方向角的增大而呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);同時(shí)在不同滲流方向上隨著相對(duì)暴露度的增大,臨界水力梯度又會(huì)呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。