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工程地质分析原理

地基岩土体变形破坏及评价

——土石坝基础底部渗流破坏

摘要：

本文对土石坝的基础渗流破坏进行了分析，主要研究的是土石坝基础产生渗流的原因、渗流的分类，现阶段国内研究渗流的数值分析方法和数值模拟方法，还对土石坝基础底部渗流产生危害和加固、预测方法进行了介绍。

通过本文大家可以对土石坝的渗流问题有一个大概的了解。

本文是对渗流问题的研究，现在我们就渗流问题进行一些大致的认识。

直接承受上部建筑物荷载作用的那部分土体或岩体称为地基。

根据承载的特点，通常可将地基分为两种类型，即：

（1）承受垂直荷载的地基，一般工业民用建筑物的地基都是属于这种类型；

（2）承受斜向荷载（同时承受垂直荷载与水平荷载）的地基，各类挡水建筑物，如闸、坝等的地基属此类。

承受垂直荷载的地基，大多都是“软基”，这类地基的变形，破坏机制如下：

变形：

地基在上覆建筑物荷载作用下

产生的压密变形和剪切变形

地基

地基强度时产生的失稳现象（如剪出等）

破坏：

地基变形超过

建筑物允许值时产生的建筑物破坏

（如变形过大等）

土质地基变形破坏的基本类型：

1.压密变形：

主要为地基不均匀沉降和变形过大

填筑路基夯实不够

地基土强度低、压缩量大（如软土）

膨胀土的膨胀变形

黄土的湿陷性变形

不均质土或风化层不等厚

剪切变形：

主要是地基的滑移挤出

地基强度不够，出现下沉和剪切挤出

主要有

有倾斜的软弱夹层，出现滑移和剪切挤出

剪切破坏的类型有：

（1）整体剪切破坏（硬性土地基）

（2）局部剪切破坏（软性土地基）

（3）冲切破坏（特软性地基）

本文中主要讲的是承受斜向荷载作用的地基，即挡水建筑物的地基。

坝的地基是最常见的承受斜向荷载的基础，下面我们就讨论大坝坝基的变形和破坏与评价。

土石坝是最古老的,也是当今世界最普遍采用的一种坝型。

不论在中国还是在全世界,与其他坝型相比较,土石坝都占绝对优势,世界兴建百米以上的大坝中,占到大坝总数的82.9%,我国已建成坝高15m以上的各类大坝中土石坝数量占到总数的93%。

土石坝挡水后,在上下游水位差作用下,水流必将通过坝体和坝基（包括两岸）向下游产生渗流,因此带来的渗流破坏问题对土石坝的安全至关重要,而土石坝的渗流破坏引起的失事,往往给国民经济带来巨大损失,甚至造成严重灾难。

世纪70年代以前修建的大坝,约有8104座已运行了30年以上,有的将近半个世纪,其中相当一部分大坝存在病变和缺陷。

随着时间的推移,大坝运行的各种条件（如结构、基础、环境等）将发生变化,再加上建坝时的缺陷、运行不当、环境变化等因素,使大坝一定程度上存在着设计标准偏低、基础渗漏、坝体结构性状衰减甚至恶化等影响大坝安全的问题,即使有些质量较好的工程,本身也存在材料变质或老化等影响大坝安全的问题,这就使得大坝失事的潜在危险加大,失事几率也随着上升。

这不但影响了工程效益的发挥,而且会直接威胁到下游人民群众的生命财产安全。

工程老化问题严重影响着大坝的安全,就渗流而言,大坝建成蓄水后,随着时间的推移,渗流环境将发生变化。

由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构,颗粒间存在大量的孔隙,都具有一定的透水性,水库蓄水后,在水压力的作用下,水流必然会沿着坝身土料、坝基土体、坝端两岸地基中的孔隙渗向下游,造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。

若渗流在设计控制之下大坝任何部位的土体都不会产生渗透破坏,则为正常渗流,渗流量在设计许可的范围内,此时渗流量一般较小,水质清澈透明,不含土壤颗粒,表现为稳定的渗流状态,对坝体和坝基不会造成渗透破坏。

反之渗流过大,且集中,水质混浊,使坝体或坝基产生了管涌、流土或接触冲刷等渗透破坏,这种影响水库蓄水兴利的渗流则为异常渗流。

首先,蓄水前坝址区液固两相间的相互作用处于相对平衡状态,蓄水后这种平衡就可能被破坏;其次,在较大的水头差作用下,坝基的薄弱部位可能产生机械侵蚀,从而造成渗流破坏。

渗流问题是水工建筑物不同于民用建筑物的主要方面,渗流分析是水工建筑物设计的重要内容。

渗流会引起对水工建筑物稳定不利的渗透压力,渗流也可能引起水工建筑物及地基的渗透变形破坏,过大的渗流量还会造成水库的严重漏水。

由于我国土石坝中有很多是在上世纪50年代初期至70中期内的群众性筑坝，坝体在筑坝材料、地质和施工等许多方面形成的非均一性、变异性而致使土石坝工程性质复杂化。

坝体材料的复杂性和坝基处理质量差使得渗流作用对土石坝的安全造成了更大的影响。

土石坝渗流的产生是由上下游水位差和坝体材料特性而引起的。

在上下游水头差的作用下，水流穿过坝体材料的孔隙渗向土石坝的下游逸出口。

渗流是土石坝的固有特性，是伴随水库的蓄水运行而发生的。

而渗流对土石坝安全的影响取决于坝体的填筑材料质量和坝基透水层的处理措施，当坝体施工质量高且坝体材料压实均匀且坝基防渗效果良好时，土石坝对渗流压力从上游至下游的逐级传递效果就好，从而可以确保土石坝的安全运行。

反之，渗流作用力会破坏土石坝坝体材料结构的平衡，带走坝体和坝基中部分细颗粒，严重时便会产生管涌、流上、接触冲刷和接触流土等渗流破坏，这些渗流破坏会对土石坝的安全运行造成不利的影响。

其中管涌是指在渗流作用下上石坝的坝体和坝基中部分细颗粒被渗流水带走的现象。

这是一种比较常见的渗流破坏形式，其主要发生在坝的下游坝坡或下游地基表面渗流逸出处，并且只发生于无粘性土中。

管涌对土石坝的破坏主要是促使上石坝内部渗流通道的形成，极大地降低了土石坝的防渗性能，提高了上石坝渗流事故发生的概率，是影响土石坝安全的重要因素。

由上可知，对于土石坝而言，渗流作用的影响是相当大的，渗流造成的破坏可以是单一型式出现，也可以是多种形式伴随出现于各个不同的部位，因此不要因为某种形式的渗流破坏出现，而忽视了其他部位可能出现的渗流破坏。

并且渗流破坏的发生都是由小范围较迅速发展至大范围，可以导致坝体沉降、坝坡塌陷或形成集中的渗流通道等危及土石坝安全的严重渗流破坏的发生。

当由轻微程度的渗流作用演变成为管涌、流上之类的渗流破坏时，便会降低土石坝的防渗性，破坏了坝体的渗流稳定性，影响水库的安全运行。

土石坝渗流安全监测是一个系统工程，整个工程包括规划设计、仪器设备选型、系统安装调试、资料整理分析等儿方面。

就学科而言土石坝渗流安全监测技术是一门以水利工程技术和岩土工程技术为基础、计算机数值计算为辅助、测量仪器设备为媒介的综合性学科，其中的任一方面的发展都会推动安全监测技术的进步。

土石坝渗流监测的最终目的是对实测数据进行分析研究，通过监测资料分析便可以对影响土石坝安全的多种内外因素以及各个因素的影响程度有一个明确的认知，这样便能了解土石坝渗流的监测物理量的变化规律，在遇到异常测值的现象时就能及时发现问题所在并做出相关判断，从而便能掌握土石坝的运行状态，为其安全运行提供依据。

当前土石坝渗流安全分析的手段主要有两类:

理论分析和实测资料分析。

理论分析主要是运用数学方法对土石坝的渗流浸润线、等势线等进行计算分析，由于土石坝工程的复杂性，计算结果往往不能满足研究的需要，并且对实际工程的性态模拟具有相当程度上的局限性。

而随着计算机的发展和数值计算理论的问世，土石坝渗流理论分析的方法越来越多。

其中有限单元法便是应用相当广泛的一种计算方法，而以有限元理论为基础研制出的计算软件更是方便了土石坝渗流性态的数值模拟，提高了理论计算分析成果的准确性，大大地拓展了土石坝渗流数值计算分析的研究深度和广度。

有限差分法的基本思路是：

用渗流区内有限个离散点的集合代替连

续的渗流区，在这些离散点上用差商近似代替微分方程中的导数，将微分方程及其定解条件化为以未知函数在离散点上的近似值为未知量的代数方程（即差分方程），从而得到微分方程在这些离散点上的近似值。

边界元法又称为边界积分方程法。

古典的边界解是用影响函数来建立方程的，而边界元是在求边界积分的基础上，采用了与有限元法类似的单元剖分和线性插值，只不过它不是对研究区域进行离散，而只是剖分所研究区域的边界。

此外，边界元法所选择的试函数与有限单元法也不同。

边界元法要求所选择的试函数要满足控制的方程，边界条件是近似的。

而有限元法却不要求满足方程，只满足边界条件就行。

有限单元法的原理就是把连续体或者研究区域离散化，利用场函数分片多项式逼近模式来实现离散化过程，用有限个单元体的集合体来进行分析研究。

土石坝渗流有限元法的基础是变分原理，其基本求解思想是把渗流计算区域划分为有限个互不重叠的单元体（基本单元），单元体的角度称为结点，在每个单元内选择一些合适的结点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量（或其导数）的结点值与所选用的插值函数（或称为基函数）组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，对稳定渗流微分方程离散求解，整个计算域内的解则可以看作是由所有基木单元上插值函数的近似解构成。

常见的有限元计算方法主要有里兹法、伽辽金法和最小二乘法等。

根据所采用的权函数和插值函数的不同，有限元方法也分为多种计算格式。

从权函数的选择来说，有配置法、矩量法、最小二乘法和伽辽金法;从计算单元网格的形状来划分，有三角形网格、四边形

网格和多边形网格;从插值函数的精度来划分，又分为线性插值函数和高次插值函数等。

不同组合构成不同的有限元计算格式实测资料分析是以土石坝渗流实测数据为基础，运用各种资料分析的方法对其进行计算分析，依据分析成果来了解土石坝的渗流安全性态。

实测资料分析的方法主要有常规分析、数学模型分析以及反演分析等几种。

常规分析方法主要是通过判断监测效应量的变化是否存在异常现象，一寻找出影响监测效应量变化的相关因素，由此对土石坝渗流安全性态作定性分析。

定性分析能够初步分析出土石坝渗流性态及其变化趋势。

应用广泛的常规分析方法主要有测点过程线分析法、相关分析法、特征值统计法和综合分析法等。

数学模型分析法是指以坝工理论和渗流原理为依托，借助于数学工具和物理力学规律，建立效应量与原因量的数学关系式，据此对效应量进行定量分析。

通过数学模型可以解释和分析土石坝渗流监测资料，分析效应量与原因量之间的作用机理，评价土石坝的渗流安全性态，并预报效应量（包括各效应分量）的变化趋势。

数学模型分析法主要分为统计学模型分析法、确定性模型分析法和混合性模型法、灰色系统模型分析法、模糊数学模型分析法和神经网络数学模型分析法以及遗传理论数学模型等几种。

解析法系指利用有关数学手段直接定解基本微分方程的方法。

通过解析解可得到关于水头函数在所研究区域内分布的显式表达式。

它既满足基本方程,又满足给定的边界条件。

一般地说,解析解是比较精确的,但其实用性差,这是因为到目前为止所见到的解析解都是针对各向同性均质渗透介质和简单边界调节

条件而建立的。

该方法只能适应于均质的简单的工程,而对于有土工膜、排水褥垫等复杂边界条件的坝体,在计算理论未取得突破性进展前,该法使用受限。

电拟法是基于电场和渗流场符合同一形式的控制方程而进行求解的。

电拟模型对渗流来说是个数学模型,而不是物理模型。

电拟法目前主要采用两种模型,即导电液模型和电网络模型。

由于导电液模型为连续介质模型,故它便于模拟急变渗流区问题,但用它无法模拟非均质各向异性渗透介质,也不适应复杂的地质和边界条件。

为了模拟更加复杂的渗流场,逐步发展和研究了电网络模型,即电网络法。

该方法既可基于差分原理建立,也可基于变分原理建立,其基本原理是基于

网络电路问题的解和渗流场的数值解符合同一形式的差分方程和变分方程。

由于基于变分原理而建立的电网络法吸收了有限单元法的优点,故使该方法在模拟曲线边界和各向异性渗透性方面得到一定改进,尽管电网络法在渗流分析中沿用已久,但由于它具有容量、稳定性基本不受限制和在解题过程中不产生累积误

差等特点,目前仍是求解大型复杂渗流场的有效工具。

反演分析是相对于土石坝渗流观测资料正分析发展起来的，就是以原型观测资料为依据，应用实测资料分析的数值计算模型，来反推土石坝工程的实际渗透系数和渗流场，以校正模型计算精度的影响因素，并且通过与正分析成果的比较分析，进一步研究土石坝的渗流性态。

土石坝渗流反演分析的基本方法主要有:

反推法、解析法、人工神经网络方法、数值优化算法等几种

渗流根据不同的影响因素可以分成好几类:

依照水力要素是否随时间变化而分为稳定渗流和非稳定渗流;依照水力要素随流程的变化程度而分为均质渗流和非均质渗流;依照是否具有自由水面而分为无压渗流和有压渗流等。

长期的渗流作用会使土体发生冲刷、滑坡等破坏而影响坝坡稳定，严重的渗漏量会降低水库的运行效益。

而与渗流作用有关的水力要素主要有渗流水头、渗流速度、渗流量和渗透坡降等几种，根据这几种水力要素的研究可以得知土石坝渗流计算的内容主要包括坝体浸润线位置及其变化的计算、渗流量大小的计算、渗透坡降计算和渗流场计算等。

坝体浸润线是由渗流自由面与坝体任一横断面相截所形成的，渗流在坝体内会形成孔隙水压力，如果坝体浸润线过高，孔隙水压力会影响到坝体内力的平衡。

因此坝体浸润线的计算主要是用来分析土石坝稳定的。

在土石坝的设计阶段，浸润线的计算便于校核土石坝的稳定性;而在土石坝的运行期，通过计算浸润线与实测浸润线的比较来分析土石坝的实际渗流性态。

渗流在土石坝中的运动最终要通过下游坝坡的出逸点渗出坝外，渗流量便成了衡量土石坝渗流安全的一个要素。

正常渗流量逸出是坝体稳定的体现;而严重的渗漏不仅会影响到土石坝安全，也会影响到水库的工程效益。

在设计阶段通过渗流量的计算来选择合适的防渗、排渗措施，在施工阶段通过对渗流量的量测来评定施工质量，在运行阶段利用渗流安全监测成果结合渗流量和渗流压力来分析土石坝的渗流性态。

因此渗流量的计算是土石坝渗流安全分析中的一个重要内容。

而由于该工程缺少渗流量监测的基本条件，无渗流量的实测资料，故在渗流数值计算中不进行渗流量的计算。

渗透坡降是判断坝体内的渗流是否形成了渗透破坏的主要标准之一，即坝体和坝基各个部位的渗透坡降均须小于设计允许值。

通过众多土石坝渗透破坏的事例研究可以得知，渗透破坏一般都是在渗流出口处发生，并逐渐向土石坝的内部发展，最终形成渗流通道而发生流土、管涌等变形的破坏。

人们在总结前人经验的基础上，计算出了管涌的临界坡降简化式和一些管涌和流土的临界坡降模型公式。

如太沙基模型公式、沙金煊公式和中国水利水电科学研究院公式等。

这些模型公式为土石坝的渗透坡降的计算以及渗透变形破坏的判定提供了科学依据和理论基础。

传统的土石坝渗流计算方法有水力学解法和流体力学解法，其中流体力学解法只能计算一些边界条件简单的渗流问题，可以作为理论计算的研究方法，而那些边界条件复杂的实际工程只能通过水力学解法进行计算。

水力学计算方法主要包括图解法、模拟试验法和数值模拟计算法等，其主要特征就是基于相关渗流假定和简化条件以求解渗流问题的近似解。

该解法既能适应各种复杂的边界条件情况，又能在精度上满足实际工程需要。

工程技术和计算机数值计算技术的日益发展，带动了渗流计算理论的进步。

土石坝渗流性态的研究手段已呈多样化，主要有理论计算、试验模拟和数值模拟计算以及原型实测分析等几种方法。

当这些方法单独使用时，便会存在其所固有的缺点，计算得出的结果均有相应程度上的偏差。

因此需要采用比较分析的理念，以结合土工试验、数值计算和实测资料分析的方法对土石坝的渗流性态进行综合研究。

综合研究的途径便是以试验材料的物理、力学性质参数为基础，采用数值模型计算结果作为初值，根据实测资料分析的计算结果与初值进行比较分析研究，再利用实测资料对计算参数进行反演分析得出工程的实际参数，最后通过数值计算得出渗流的安全边际。

综合研究方法需要土石坝渗流原型观测技术的应用、数值模型计算方法的改进和反演分析理论的发展。

随着坝工理论的发展，土石坝工程对一渗流问题在设计、施工和运行阶段均有着计算方法更为简便、计算结果更为贴近实际、计算精度要求和计算手段更为先进的要求，图解法和模拟试验法己经渐渐被数值模拟计算方法所取代。

因为通过数值模拟可以将各种均质或非均质、各向异性或各向同性以及复杂边界条件的土石坝渗流问题，用专业软件在计算机上模拟出来，且计算环境简单方便、模型算法修改方便，还能避免手工计算过

程产生的人为误差，使得计算精度更能满足工程需要。

渗流数值模型的基础便是渗流基本微分方程和相关定解条件，下文主要就这些内容进行介绍。

土石坝渗流有限单元法的解题步骤一可归纳为:

首先根据变分原理建立与微分方程初边值问题等价的积分表达式;其次根据求解区域的形状及实际问题的特性，将区域剖分为若干单元;然后便是根据单元中一}犷点数目及对近似解精度的要求，选择满足一定插值条件的插值函数作为单元基函数;再者就是将各个单元中的求解函数用单元基函数的线性组合表达式进行逼近;然后将近似函数代入积分方程，并对单元区域进行积分，可获得有限单元方程;最后便是叠加区域内所有有限单元方程形成总体方程，根据边界条件将总体方程修正成含所有待定未知址的封闭方程组，采用适当的数值计算方法求解各节点的函数值，从而求得整个模型的解。

渗流作用是影响土石坝安全的重要因素，土石坝渗流场的变化往往意味着渗流性态的改变。

而当土石坝的渗透变形演变成流土或管涌时，土石坝的坝坡稳定程度和渗流性态就会遭到破坏。

因此在土石坝安全研究中，对渗流性态的研究是极其重要的。

引发土石坝渗流性态变化的因素主要有内部因素和外部因素，其中外部因素主要是指库水位的变动、自然环境的影响和人为施工的干扰等，而内部因素包括筑坝期间遗留下来的施工问题对土石坝的影响、土石坝长期运行中坝体材料性质的改变以及渗流作用造成的土石坝渗流场的变化等。

考虑库水位变动对土石坝渗流性态的影响主要是根据实测资料中的库水位过程线，并结合测点过程线，选取具有代表性的特征库水位和特征升降阶段，根据这些库水位下和升降阶段内的渗流分析成果，对土石坝的渗流性态进行分析研究。

此外还对实测资料中反映出来的库水位下降期间有关测点水位高于库水位的渗流现象进行分析，研究这种现象对于土石坝渗流性态的影响程度。

因此，土石坝渗流安全性态研究的内容主要是针对这些影响因素，首先对土石坝渗流性态运用数值计算软件进行理论上的计算分析，其次就是对土石坝渗流监测实测数据进行资料分析，最后结合理论计算成果和实测资料分析成果，秉承比较分析的理念，对土石坝的渗流性态进行综合分析和安全评价。

本文对土石坝渗流安全性态的研究可以归纳为一轴两体，就是以库水位变动对土石坝渗流性态影响为主轴，渗流数值计算和渗流实测资料分析为体，从而实现分析研究土

石坝渗流安全性态的目标。

对于土石坝的渗流数值计算主要是采用Gcostudio软件的SEEP/W模块，对某水库主坝渗流场进行数值模拟，以工程地质勘察中的数据参数为基础，分析该水库主坝渗流的理论性态。

而实测资料分析是以该水库主坝渗流监测资料为基础，运用常规分析方法对主坝的实际渗流性态进行分析研究。

重点是对数值计算成果、实测资料分析成果进行综合分析，分析方法主要是以每个断面的渗流性态为研究对象，对上述计算分析成果中反映出来的渗流问题进行分析研究，最后从整体上对该水库主坝的渗流性态进行安全评价。

土石坝渗流性态的影响因素有内外之分，外部因素主要是库水位的变动、自然环境

的影响和人为施工的干扰等，而内部因素包括筑坝期间遗留一「来的施工问题对上石坝的影响、土石坝长期运行中坝体材料性质的改变以及渗流作用造成的土石坝渗流场的变化等，其中库水位变动对土石坝渗流性态的影响是本文进行重点研究的。

土石坝渗流安全性态分析研究的内容主要是针对这些影响因素，通过数值计算的手段对土石坝的理论渗流性态进行分析，运用资料分析的方法对土石坝的实际渗流性态进行分析，最后结合数值计算成果和实测资料分析成果，采用比较分析的方法，对土石坝整体的渗流性态进行综合分析和安全评价。

土石坝渗流安全性态分析研究主要有理论计算分析和实测资料分析两种手段，就是以库水位变动对土石坝渗流性态影响为主轴，渗流数值计算和渗流实测资料分析为体，从而实现分析研究土石坝渗流安全性态的目标。

渗流的控制问题

渗流运动在本质上受地下水的质量守恒方程和线性动量守恒方程控制，但其演化过程同时受初始条件、边界条件和计算参数的制约。

岩体工程中渗流控制的

主要目的是减小渗漏流量、减小渗流溢出区的渗透坡降或建筑物基础的扬压力以及提高岩土体或建筑物的渗透稳定性等。

渗流控制的主要工程措施包括防渗措

施（如防渗墙、防渗面板、防渗帷幕、防渗铺盖和表层喷护等）、排水措施（如排水孔幕、排水洞、排水井、排水棱体和水平排水褥垫等）和工程运行调度措施（如库水位涨落速率控制等）等。

从物理机制上看，渗流控制可归结为过程控制、状态控制、参数控制和边界控制4类。

从系统的角度看，岩体中地下水运动并非孤立的，而是与能量传输和动量守恒等过程存在密切的联系。

例如，温度场的变化可通过温度梯度对渗流的热驱动

效应改变地下水的迁移规律；岩土体的变形可通过储水特性和渗透特性对渗流运动产生影响。

因此，通过对这些过程的抑制或激励，可对渗流过程进行控制。

这种过程控制手段对于高放射性废物地质处置系统中的渗流及核素迁移控制是不可或缺的。

其次，初始渗流场对地下水在初始阶段的运动过程具有重要影响，通过抽、排等工程措施对初始渗流场进行控制，可在一定时期内达到渗流控制的目的，这种控制方式即为状态控制。

再次，防渗墙和防渗帷幕等防渗措施，在本质上均是通过降低一定范围内岩土体的渗透特性实现渗流控制的，因此属于参数控制的范畴。

最后，无论是排水孔幕等排水措施，还是库水涨落速率控制措施，都是通过边界条件改变地下水的运动过程，因而可归结为边界控制。

上述4类渗流控制机制可结合渗流运动的数学描述（即控制方程和定解条件）予以深入阐述，因而具有明确的物理意义和理论内涵。

根据对问题的描述程度不同，渗流分析方法可划分为饱和–非饱和渗流分析方法、非稳定渗流分析方法和稳定渗流分析方法。

本文着重讨论稳定/非稳定渗流分析方法以及渗流控制涉及的部分物理机制，并阐述排水孔幕的模拟方法、初始渗流场的反演分析方法以及岩土体渗流的耦合效应等基本问题。

1渗流分析模型与有关性质

非稳定渗流分析可描述重力水的运动过程，以及自由面波动范围内含水层中地下水的释放和储存，对库水涨落过程中岩土体的地下水变化过程有较好的描

述能力。

然而，当岩土体稳定性评价以长期稳定为主要目标、且水文地质条件较为明确时，非稳定渗流分析可进一步简化为稳定渗流分析。

稳定/非稳定渗流分

析方法尽管对非饱和区中的水分迁移过程缺乏描述能力，但避免了大型岩体工程实践中确定土水特性曲线和非饱和渗流参数存在的困难。

当岩体的非饱和渗流

状态对其稳定性影响较小时，稳定/非稳定渗流分析方法尤为适用。

无论是稳定还是非稳定渗流，大都涉及渗流溢出点和自由面的确定，属于强边界非线性问题。

稳定渗流自由面在任一均匀介质内部必连续光滑、且不产生回弯，除非自由面穿过渗透性相差悬殊的两种介质之间的界面。

这一性质可为渗流场计算成果的合理性判别提供直观的理论依据。

在大型水电工程中，渗流控制广泛采用排水孔、排水井和排水洞等工程措施。

这些渗控结构在本质上是通过边界起排水作用的，因此相应的渗流分析方法应正确反映排水孔、排水洞和排水井的边界条件。

排水孔及排水井的边界条件有3类

（1）第一类边界条件是水头边界条件，坝基排水孔满足这类边界条件，其水头值一般取决于与之相连的排水廊道的底板高程。

（2）第二类边界条件是潜在溢出边界条件，如坝体中介于两条水平排水廊道之间的垂直排水孔便满足这类边界条件，排水孔排出的渗流量总能通过下端的排水廊道排走。

（3）第三类边界条件是由上述第一类和第二类边界条件组成的混合边界条件，这类边界条件与排水井或失效的排水孔有关初始渗流场决定着渗流场的初始状态，并对其演化的初始阶段产生显著影响。

水电工程中的初始渗流场在本质上受控于岩土体的结构特征及水文地质条件。

但在工程实际中，受地质条件和局部承压含水层