基本內(nèi)容： 闡述在過濾 /排水行為中，土壤顆粒受水流沖刷對土工布孔徑造成的影響。說明在不同土壤級配的條件下，過濾 /排水行為中，土體內(nèi)部的顆粒行為與機(jī)制。同時提供試驗(yàn)方法的應(yīng)用與限制條件。

1.過濾 /排水行為

過濾 /排水過程，包含了保留土壤顆粒與排除土內(nèi)水分兩個功能需求。按照傳統(tǒng)級配層的設(shè)計(jì)原則，土工布在過濾 /排水應(yīng)用上，同樣必須達(dá)到保留土壤顆粒維持土體與系統(tǒng)滲透性的要求。

(1) 保留土壤 (soil retention)準(zhǔn)則：土工布必須具有相對于土壤顆粒更小的孔徑 ,以保留土壤顆粒。

(2) 滲透性 (permeability)準(zhǔn)則：土工布的滲透性是為了確保能讓液體在土工布中自由地流動。

(3) 阻塞 (clogging)準(zhǔn)則：土工布在設(shè)計(jì)時限內(nèi) ,應(yīng)維持不發(fā)生阻塞 ,確保長期使用的可靠性。

現(xiàn)今工程界對于土工布在過濾 /排水功能選材上，多半采用表觀開孔徑(apparent opening size, AOS)與水力坡降比試驗(yàn) (gradient ratio test)配合。其研究指出 ,具有相同表觀開孔徑的材料，可能具有差異甚大的孔徑分布。僅采用表觀開孔徑作為過濾 排水設(shè)計(jì)的依據(jù)，無法確實(shí)掌握土工布與土壤在過濾 /排水過程中，纖維結(jié)構(gòu)與土壤顆粒間的互制作用。 Carroll(1987)發(fā)現(xiàn)，對土工布保留土壤與維持系統(tǒng)滲透性的要求， 在土壤具有很大的阻塞潛能時， 并不能完整地表現(xiàn)出其阻塞行為，因而建議以 GR 試驗(yàn)來評估土工布的抗阻塞潛能。

水力坡降比 (Gradient Ratio,GR)試驗(yàn)：是將土壤置于土工布上，以水流垂直通過此系統(tǒng)，仿真土壤 /土工布間的過濾 /排水行為。通過比較上層土壤和接近土工布附近之土壤的水力坡降，可評估其阻塞潛能。

2.土壤級配種類與水力坡降比值分析

為了比較不同級配與水力坡降比試驗(yàn)結(jié)果， 將同一條件下的三組試驗(yàn)結(jié)果予以平均，并以穩(wěn)定后的水力坡降比值表示該系統(tǒng)條件的過濾 /排水成效。根據(jù)各組試驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)下列各現(xiàn)象：①泥巖含量 0%的試驗(yàn)土壤 ,其水力坡降比值在 is=5時，均有下降之趨勢；②泥巖含量 20%、40%與 60%的試驗(yàn)土壤，其水力坡降比值隨 is 的上升而上升；③水力坡降比值隨 is 上升的趨勢，不論無紡布種類，均以 20%及 40%較為明顯， 60%較不明顯。

同一土工布的試驗(yàn)結(jié)果顯示，泥巖含量并非決定土工布經(jīng)過過濾 /排水過程后孔徑縮小情形的依據(jù)。比較多組試驗(yàn)資料可以發(fā)現(xiàn) ,泥巖含量 20%的試驗(yàn)結(jié)果亦會出現(xiàn)比 40%或 60%更小的孔徑分布。因此推論 :泥巖 (細(xì)顆粒土壤 )含量并非決定土工布在過濾 /排水行為中阻塞與否的重要因素。

3.土壤中細(xì)顆粒的含量越多，系統(tǒng)的 GR 值具有越高的趨勢，顯示細(xì)粒料含量越高的土壤， 本身具有較差的抗阻塞潛能， 容易產(chǎn)生土體內(nèi)的遮蔽現(xiàn)象。 而細(xì)顆粒含量較少的土壤， 則由于不易攔阻受水流影響而往下層移動的細(xì)顆粒， 導(dǎo)致顆粒進(jìn)入土工布的情形較為嚴(yán)重，容易導(dǎo)致土工布的阻塞。