tlxdjjc土力学与地基基础土的渗透性与渗流学习教案

1、会计学1tlxdjjc土力学与地基基础土的渗透性与渗流土力学与地基基础土的渗透性与渗流(shn li)第一页，共74页。2009.09第1页/共73页第二页，共74页。2009.091212wwv dwv dw1 122vw vw1 12 2wvwv第2页/共73页第三页，共74页。2009.09cgvrpZ22第3页/共73页第四页，共74页。2009.0922wuvrghz 液流中一点液流中一点的总水头的总水头h，可以用位，可以用位置水头置水头Z，压力压力(yl)水水头头u/rw和流和流速水头速水头v2/2g之和表示，之和表示，即：即：水头水头(shutu)：实际上就是：实际上就是单位重量

2、水体所具有的能量。单位重量水体所具有的能量。 第4页/共73页第五页，共74页。2009.09第5页/共73页第六页，共74页。2009.09第6页/共73页第七页，共74页。2009.09第7页/共73页第八页，共74页。2009.09(shul)坡降称为粘性土的起始水力坡降称为粘性土的起始水力(shul)坡降坡降i。第8页/共73页第九页，共74页。2009.090i砂土和粘性砂土和粘性(zhn xn)土的渗透土的渗透规律规律 第9页/共73页第十页，共74页。2009.09第10页/共73页第十一页，共74页。2009.09vkim第11页/共73页第十二页，共74页。2009.09AQ

3、v 第12页/共73页第十三页，共74页。2009.09第13页/共73页第十四页，共74页。2009.09渗渗透透系系数数的的测测定定方方 法法 实验室测定法实验室测定法 现场测定法现场测定法 常水头常水头(shutu)测定法测定法 变水头试验法变水头试验法 适用于透水性大适用于透水性大的砂性土的砂性土 适用于透水性小的适用于透水性小的粘质土和枌质土粘质土和枌质土 实测流速法实测流速法 抽水法抽水法 注水法注水法 色素法、电解质法、色素法、电解质法、食盐法食盐法 降低水位法：平衡法，降低水位法：平衡法，不平衡法、水位恢复法不平衡法、水位恢复法 第14页/共73页第十五页，共74页。2009.

4、09第15页/共73页第十六页，共74页。2009.09第16页/共73页第十七页，共74页。2009.09wSRMQkWln2wwRhHQkln)(22第17页/共73页第十八页，共74页。2009.09影影响响渗渗透透系系数数的的因因素素土的粒度成分和土的粒度成分和矿物矿物(kungw)成分的影响成分的影响 孔隙孔隙(kngx)比对渗透系数比对渗透系数的影响的影响 土的结构构造的影响土的结构构造的影响 结合水膜厚度的影响结合水膜厚度的影响 土中气体的影响土中气体的影响 土的颗粒大小，形状及级配土的颗粒大小，形状及级配，影响土中孔隙大小及形状，影响土中孔隙大小及形状，因而影响渗透性。因而影响

5、渗透性。孔隙比的影响，主要决定于孔隙比的影响，主要决定于土体中的孔隙体积，而孔隙土体中的孔隙体积，而孔隙体积又决定于孔隙的直径大体积又决定于孔隙的直径大 小，决定于土粒大小和级配。小，决定于土粒大小和级配。 天然土层通常不是各向同性的天然土层通常不是各向同性的竖直方向的渗透系数与水平方竖直方向的渗透系数与水平方向的渗透系数相差很大。向的渗透系数相差很大。 当土孔隙中存在密闭气泡时，会阻塞当土孔隙中存在密闭气泡时，会阻塞水的渗流，从而降低渗透性。水的渗流，从而降低渗透性。 粘性土中若土粒的结合水膜较厚时，粘性土中若土粒的结合水膜较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。会阻塞土的孔隙，降低土的渗透

6、性。第18页/共73页第十九页，共74页。2009.09第19页/共73页第二十页，共74页。2009.09第20页/共73页第二十一页，共74页。2009.09第21页/共73页第二十二页，共74页。2009.09第22页/共73页第二十三页，共74页。2009.09第23页/共73页第二十四页，共74页。2009.09xxqdxxq yyqdyyq第24页/共73页第二十五页，共74页。2009.09)(yxxyxyqqqdxdyxyqqq第25页/共73页第二十六页，共74页。2009.0922220yxHHdyxykkxHXiyHiy0yxqqdxdyxyl这就是各向异性这就是各向异性

7、( xin y xn)土在稳定渗流土在稳定渗流时的连续方程。时的连续方程。第26页/共73页第二十七页，共74页。2009.0922220HHdxdyxy第27页/共73页第二十八页，共74页。2009.09第28页/共73页第二十九页，共74页。2009.09第29页/共73页第三十页，共74页。2009.09第30页/共73页第三十一页，共74页。2009.091HHNnhHhuzhh第31页/共73页第三十二页，共74页。2009.09uwruhhlill第32页/共73页第三十三页，共74页。2009.09hslqk ssl hqk qM qmk hq mk hlQql第33页/共73

8、页第三十四页，共74页。2009.0922220HHxy22220 xyHHkkxy22220()yxHHkyxk22220HHxyyxkxkx 第34页/共73页第三十五页，共74页。2009.09yxkkehqk ehqMkexyK Kk第35页/共73页第三十六页，共74页。2009.09第36页/共73页第三十七页，共74页。2009.09堤堤 岸岸 1998年长江洪水险情以渗流险情最为普遍，沿长江年长江洪水险情以渗流险情最为普遍，沿长江6000余处险情中就有余处险情中就有400余处属渗流险情。其中管涌被视为险中之险。余处属渗流险情。其中管涌被视为险中之险。 一般来说，长江中下一般来说

9、，长江中下 游平原冲积地层，上面是粘性土；往下是粉砂、细砂等，砂层间也有粘性土夹层的，再往下则是砂砾及卵石等强透水层，在河床中露头与河水相通。游平原冲积地层，上面是粘性土；往下是粉砂、细砂等，砂层间也有粘性土夹层的，再往下则是砂砾及卵石等强透水层，在河床中露头与河水相通。 在汛期高水位在汛期高水位(shuwi)时由于渗水流经强透水层压力损失很小，堤内数百米范围内粘土层下面仍承受很大的水压力，如果这股水压力，冲破了粘土层，下面的粉砂、细砂就会随水流出（在没有反滤层保护的情况下），从而发生管涌。时由于渗水流经强透水层压力损失很小，堤内数百米范围内粘土层下面仍承受很大的水压力，如果这股水压力，冲破了

10、粘土层，下面的粉砂、细砂就会随水流出（在没有反滤层保护的情况下），从而发生管涌。第37页/共73页第三十八页，共74页。2009.09 2003 2003年年7 7月月1 1日凌晨日凌晨4 4时，正在施工中的上海轨道交通时，正在施工中的上海轨道交通4 4号线（浦东号线（浦东南路至南浦大桥）区间隧道浦西联络通道发生渗水，随后南路至南浦大桥）区间隧道浦西联络通道发生渗水，随后(suhu)(suhu)大量大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9 9时左右，地面建筑物中山南路时左右，地面建筑物中山南路847847号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房部分倒塌。由于报警及时，所有人

11、员号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房部分倒塌。由于报警及时，所有人员提前撤出，无人员伤亡。提前撤出，无人员伤亡。 第38页/共73页第三十九页，共74页。2009.09第39页/共73页第四十页，共74页。2009.09第40页/共73页第四十一页，共74页。2009.09第41页/共73页第四十二页，共74页。2009.09第42页/共73页第四十三页，共74页。2009.09流方向分量为流方向分量为Jsnn取水流方向的力的平衡，可得取水流方向的力的平衡，可得:第43页/共73页第四十四页，共74页。2009.0934)cos0(WWsnFJGFcosohb12()sin0wwSFFJG3400

12、0()cos()0osnWWwwawwhFFGr h L r Lr h L r h LbJ第44页/共73页第四十五页，共74页。2009.091212)21()sin()/1SwwwwawJFFGr hh br L hhhrbh wJrbh 第45页/共73页第四十六页，共74页。2009.09ilhblbhVJjwww1第46页/共73页第四十七页，共74页。2009.09wjr iwjr iiwjr iiiiiJjbI第47页/共73页第四十八页，共74页。2009.09第48页/共73页第四十九页，共74页。2009.09第49页/共73页第五十页，共74页。2009.09第50页/共

13、73页第五十一页，共74页。2009.09渗渗透透变变形形的的类类 型型 流土流土 管涌管涌(un yn) 流土是指在向上渗流作用下，流土是指在向上渗流作用下，局部土体表面隆起，或者颗粒局部土体表面隆起，或者颗粒群同时起动而流失的现象。它群同时起动而流失的现象。它主要发生在地基或土坝主要发生在地基或土坝(t b)下游渗下游渗流溢出处。流溢出处。 管涌是指在渗流作用下土体中管涌是指在渗流作用下土体中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙(kngx)道中发生移动并被带走的现象。道中发生移动并被带走的现象。管涌土分为危险性管涌土和非管涌土分为危险性管涌土和非管涌性土。管涌性土。第51页

14、/共73页第五十二页，共74页。2009.09wjr iedgws1) 1()1)(1(ndiscrediscr11第52页/共73页第五十三页，共74页。2009.09chil crcsiiiF第53页/共73页第五十四页，共74页。2009.09第54页/共73页第五十五页，共74页。2009.09第55页/共73页第五十六页，共74页。2009.09第56页/共73页第五十七页，共74页。2009.09第57页/共73页第五十八页，共74页。2009.09第58页/共73页第五十九页，共74页。2009.09第59页/共73页第六十页，共74页。2009.09第60页/共73页第六十一页

15、，共74页。2009.09第61页/共73页第六十二页，共74页。2009.091.水工建筑物渗流处理水工建筑物渗流处理(chl)措施措施 水工建筑物的防渗工程措施一般以水工建筑物的防渗工程措施一般以“上堵下疏上堵下疏”为原则，上游为原则，上游(shngyu)(shngyu)截渗、延长渗径，下游通畅渗透水流，减小渗透压力，防截渗、延长渗径，下游通畅渗透水流，减小渗透压力，防止渗透变形止渗透变形 垂直截渗垂直截渗 主要目的主要目的: :延长渗径，降低上、下游的水力坡度，若垂直截渗能完全延长渗径，降低上、下游的水力坡度，若垂直截渗能完全截断透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板桩等均属截断

16、透水层，防渗效果更好。垂直截渗墙、帷幕灌浆、板桩等均属于垂直截渗于垂直截渗 第62页/共73页第六十三页，共74页。2009.09设置设置(shzh)水平铺盖水平铺盖 上游设置水平铺盖上游设置水平铺盖(p gi)(p gi)，与坝体防渗体连接，延长了水流，与坝体防渗体连接，延长了水流渗透路径渗透路径 粘土铺盖粘土铺盖设置设置(shzh)(shzh)反反滤层滤层 砂垫层砂垫层水位水位加筋土工布加筋土工布回填中粗砂回填中粗砂抛石棱体抛石棱体设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失而设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失而产生渗透变形的作用。反滤层可由粒径不等的无粘性土

17、组成，也产生渗透变形的作用。反滤层可由粒径不等的无粘性土组成，也可由土工布代替，上图为某河堤基础加筋土工布反滤层可由土工布代替，上图为某河堤基础加筋土工布反滤层 第63页/共73页第六十四页，共74页。2009.09排水减压排水减压(jin y) 粘性土粘性土含水层含水层减压井减压井为减小下游渗透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置减压为减小下游渗透压力，在水工建筑物下游、基坑开挖时，设置减压(jin (jin y)y)井或深挖排水槽井或深挖排水槽 第64页/共73页第六十五页，共74页。2009.092.基坑开挖基坑开挖(ki w)防渗措施防渗措施工程工程(gngch(gngchng)n

18、g)降水降水 采用明沟采用明沟(mnggu)(mnggu)排水和井点降水的方法人工排水和井点降水的方法人工降低地下水位降低地下水位在基坑内（外）设置排水在基坑内（外）设置排水沟、集水井，用抽水设备沟、集水井，用抽水设备将地下水从排水沟或集水将地下水从排水沟或集水井排出井排出原地下水位原地下水位明沟排水明沟排水原水位面原水位面一级抽水后水位一级抽水后水位二级抽水后水位二级抽水后水位多级井点降水多级井点降水要求地下水位降得较深，要求地下水位降得较深，采用井点降水。在基坑周采用井点降水。在基坑周围布置一排至几排井点，围布置一排至几排井点，从井中抽水降低水位从井中抽水降低水位 第65页/共73页第六十六页，共74页。2009.09设置(shzh)板桩 沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流(shn li)(shn li)路径，减小水力坡降路径，减小水力坡降钢板桩钢板桩水下水下(shu xi)(shu xi)挖掘挖掘 在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。在基坑或沉井中用机械在水下挖掘，避免因排水而造成流砂的水头差。为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘为了增加砂的稳定性，也可向基坑中注水，并同时进行挖掘 第66页/