土力学第四章

1、土的渗透性和渗透稳定土的渗透性和渗透稳定 第四章第四章基础基础先导具体应用第二章第二章土的物理性质和工程分类土的物理性质和工程分类第四章第四章土的渗透性和渗透稳定土的渗透性和渗透稳定第三章第三章土体中的应力土体中的应力第五章第五章土的压缩性和地基变形计算土的压缩性和地基变形计算第六章第六章土的抗剪强度土的抗剪强度土压力、土坡稳定、土压力、土坡稳定、地基承载力、浅基础、地基承载力、浅基础、深基础、地基处理等深基础、地基处理等渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 碎散性碎散性多孔介质多孔介质三相体系三相体系孔隙流体流动孔隙流体流动渗流渗流

2、水、气等在土体孔隙中流动的现象水、气等在土体孔隙中流动的现象渗透性渗透性土具有被水、气等液体透过的性质土具有被水、气等液体透过的性质渗透特性渗透特性强度特性强度特性变形特性变形特性非饱和土的渗透性非饱和土的渗透性饱和土的渗透性饱和土的渗透性4.1 4.1 概述概述能量差能量差4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1 概述概述渗流量渗流量渗透变形渗透变形土石坝土石坝防渗斜墙及铺盖防渗斜墙及铺盖浸润线浸润线透水层透水层不透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流土石坝坝基坝身渗流4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1概述概述渗水压力渗水压力扬压力扬压力渗流量渗流量渗透变形渗

3、透变形透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙板桩围护下的基坑渗流板桩围护下的基坑渗流4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1概述概述渗流量渗流量透水层透水层不透水层不透水层天然水面天然水面水井渗流水井渗流漏斗状潜水面漏斗状潜水面Q4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1概述概述渗流量渗流量原地下水位原地下水位渗流时地下水位渗流时地下水位渠道渗流渠道渗流4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1概述概述渗流滑坡渗流滑坡渗流滑坡渗流滑坡4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 4.1概述概述渗流渗流量量渗透变渗透变形形渗水压渗水压力力

4、渗流滑渗流滑坡坡土的渗透性土的渗透性静水和稳定渗流静水和稳定渗流时土的应力状态时土的应力状态土的渗透稳定土的渗透稳定扬压扬压力力土坡稳定分析土坡稳定分析挡水建筑物挡水建筑物 集水建筑物集水建筑物 引水结构物引水结构物 基坑等地下施工基坑等地下施工边坡渗流边坡渗流4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一水头与水力梯度一水头与水力梯度二饱和土的渗透规律二饱和土的渗透规律达西定律达西定律三渗透系数的测定三渗透系数的测定能量方程能量方程渗流速度的规律渗流速度的规律渗透特性渗透特性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一渗流中的水头与水力梯度一

5、渗流中的水头与水力梯度ABL4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性 透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙ABL4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一渗流中的水头与水力梯度一渗流中的水头与水力梯度h1h2zAwAu wBu zBh h00基准面基准面水力坡降线水力坡降线4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性 g2vuzh2w wAA1uzh wBB2uzh hhh21 wuzh Lhi 总水头总水头单位质量水体所具有的能量单位质量水体所具有的能量z：位置水头：位置水头u/u/w w：压力水头：压力水头V2/(2g)：流速水头流速水头00A A点总水头：点总水头：B B点总水

6、头：点总水头：总水头：总水头：水力坡降：水力坡降：4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性 二二. . 渗透试验与渗透试验与达西定律达西定律试验前提：试验前提：层流层流h，Q A，Q L， QLhAQ 断面平均流速断面平均流速水力坡降水力坡降AQv Lhi iv 1.1.渗透试验渗透试验4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 试验结果试验结果试验装置：试验装置：如图如图试验条件试验条件: : h1，A，L=const量测变量量测变量: : h2，V，Th=h1-h2Q=V/T2.2. 达西定律达西定律ikv nvvvv 渗透定律4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性 4 4 土的渗透性和渗

7、流问题土的渗透性和渗流问题 在层流状态的渗流中，渗透速度在层流状态的渗流中，渗透速度v v与水力坡降与水力坡降i i的一次方成正比，并与土的性质有关。的一次方成正比，并与土的性质有关。二二. . 渗透试验与达西定律渗透试验与达西定律iv 注意：注意：AAvAAnv V V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度V Vv v：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度度A AvQVA VvAvk: k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数物理意义：水力坡降物理意义：

8、水力坡降i i1 1时的渗流速度时的渗流速度单位：单位：mm/s, cm/s, m/s, m/daymm/s, cm/s, m/s, m/day2. 2. 达西定律达西定律4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. . 渗透试验与达西定律渗透试验与达西定律粗粒土：粗粒土：砾石类土中的渗流不符合达西定律砾石类土中的渗流不符合达西定律砂土中渗透速度砂土中渗透速度 vcr= =0.3-0.5cm/s 适用条件适用条件ivovcrivoi0层流（线性流）层流（线性流）大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土重的

9、粘性土 两种特例两种特例粘性土：粘性土：致密的粘土致密的粘土 ii0, v=k(i - i0 )1m(kivm 三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定室内试验测定方法室内试验测定方法野外试验测定方法野外试验测定方法4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 常水头试验法常水头试验法变水头试验法变水头试验法井孔抽水试验井孔抽水试验井孔注水试验井孔注水试验1. 1. 测定方法测定方法4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 室内试验方法室内试验方法11常水头试验法常水头试验法三三. . 渗透系数的测定渗透系数的

10、测定1. 1. 测定方法测定方法结果整理结果整理试验装置：试验装置：如图如图试验条件试验条件: : h，A，L=const量测变量量测变量: : V，ti=h/LV=Qt=vAtv=kihtAVLk 适用土类：适用土类：透水性较大的砂性土透水性较大的砂性土4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定1. 1. 测定方法测定方法 室内试验方法室内试验方法22变水头试验法变水头试验法试验装置：试验装置：如图如图试验条件试验条件: : h变化变化，A，L=const量测变量量测变量: : h ，t透水性较小的粘性土透水

11、性较小的粘性土常水头法仅适用于：常水头法仅适用于：透水性较大的砂性土透水性较大的砂性土tt+ t4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定1. 1. 测定方法测定方法 室内试验方法室内试验方法22变水头试验法变水头试验法结果整理结果整理:理论依据理论依据: :t时刻：时刻： htdhdVe= - adhdVo=kiAdt=k (h/L)AdtdVe=dVo流入量流入量：流出量：流出量：连续性条件：连续性条件：-adh =k (h/L)AdthdhkAaLdt 21hht0hdhkAaLdt21hhlnkAaLt

12、 21hhlnAtaLk 选择几组选择几组h1, h2, t ，计算相应的，计算相应的k，取平均值，取平均值4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 常水头试验常水头试验变水头试验变水头试验条件条件已知已知测定测定算定算定取值取值h=consth变化变化h，A，LV，t重复试验后，取均值重复试验后，取均值a，A，Lh，t21hhlnAtaLk htAVLk 室内试验方法室内试验方法1. 1. 测定方法测定方法三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定不同时段试验，取均值不同时段试验，取均值适用适用粗粒土粗粒土粘性土粘性土 野外测定方法野外测定方法抽水试

13、验和注水试验法抽水试验和注水试验法优点：可获得现场较为可优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数靠的平均渗透系数4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 1. 1. 测定方法测定方法三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定地下水位地下水位测压管水面测压管水面井井抽水量抽水量Q Qr1rr2dhdrh1hh2不透水层不透水层观察井观察井A=2rhi=dh/drdrdhkrh2AkiQ khdh2rdrQ )hh(krrlnQ212212 212212hh)r/rln(Qk 缺点：费用较高，耗时较长缺点：费用较高，耗时较长实验方法：实验方法：理论依据：理论

14、依据：2.影响因素 粒径大小及级配粒径大小及级配孔隙比孔隙比矿物成分矿物成分结构结构土土粒粒特特性性、流流体体特特性性）(fk 4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 三三. . 渗透系数的测定渗透系数的测定l水的动力粘滞系数水的动力粘滞系数l饱和度（含气量）饱和度（含气量） 对对k k影响很大，封闭气泡影响很大，封闭气泡4.2 4.2 土的渗透性土的渗透性4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一水头与水力梯度一水头与水力梯度二饱和土的渗透规律二饱和土的渗透规律达西定律达西定律三渗透系数的测定三渗透系数的测定能量方程能量方程渗流速度的规

15、律渗流速度的规律渗透特性渗透特性作业作业4-14-24-34.3 4.3 静水和稳定渗流情况下土的应力状态静水和稳定渗流情况下土的应力状态4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一一静水情况下土的孔隙水压力和有效应力静水情况下土的孔隙水压力和有效应力 4.3 4.3 静水和稳定渗流情况下土的应力状态静水和稳定渗流情况下土的应力状态4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二稳定渗流情况下土的孔隙水压力和有效应力稳定渗流情况下土的孔隙水压力和有效应力 当渗流由上向下时当渗流由上向下时4.3 4.3 静水和稳定渗流情况下土的应力状态静水和稳定渗流情况下土的应力状态4 4 土的渗

16、透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二稳定渗流情况下土的孔隙水压力和有效应力稳定渗流情况下土的孔隙水压力和有效应力 当渗流由下向上时当渗流由下向上时4.4 4.4 土的渗透稳定土的渗透稳定 一一. . 渗流力渗流力 试验观察h=0 h=0 静水中，土骨架会受到浮力作用。静水中，土骨架会受到浮力作用。h0 h0 水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。架产生一个摩擦、拖曳力。渗流力渗流力j j 渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与

17、渗流方向一致。4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 渗透变形渗透变形渗流力渗流力h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 一一. . 渗流力渗流力4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b土粒土粒渗渗 流流j4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一一. . 渗流力渗流力h200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a bP2WP1R静水中的土体静水中的土体A=1W = = LsatsatL( + w)P1 = = whwP2 = = w

18、h2R = ?R + P2 = W + P1R + wh2 = L( + w) + whw R = L 土水整体分析土水整体分析4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一一. . 渗流力渗流力h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a bP2WP1R静水中的土体静水中的土体A=1W = = LsatsatL( + w)P1 = = whwP2 = = wh1R = ?R + P2 = W + P1R + wh1 = L( + w) + whw R = L whR = L 渗流中的土体渗流中的土体4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题

19、 一一. . 渗流力渗流力h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a bP2WP1R静水中的土体静水中的土体A=1R = L whR = L 渗流中的土体渗流中的土体向上渗流存在时，滤网支持力减少向上渗流存在时，滤网支持力减少减少的部分由谁承担？减少的部分由谁承担？水与土之间的作用力渗流的拖曳力水与土之间的作用力渗流的拖曳力总渗流力总渗流力J = wh渗流力渗流力 j = J/V = wh/L = wij = wi4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一一. . 渗流力渗流力h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a bP2WP1R

20、A=1R = L wh渗流中的土体所受滤网支持力渗流中的土体所受滤网支持力向上渗流存在时，滤网支持力减少向上渗流存在时，滤网支持力减少临界水力坡降临界水力坡降i = h/L = /wicr = / /wL wh = 0e1)1G(ws e11Giscr 4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 一一. . 渗流力渗流力渗流力的性质渗流力的性质物理意义：物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力j = wi大小：大小：方向：方向：与渗流方向一致与渗流方向一致作用对象：作用对象：土骨架

21、土骨架4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 Lj)(基本类型基本类型 二二. .渗透变形（渗透破坏）渗透变形（渗透破坏） 流土流土管涌管涌4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏形成条件形成条件 防治措施防治措施 4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2坝体坝体1.1. 基本类型基本类型 二二. .渗透变形（渗透破坏）渗透变形（渗透破坏） 流土流土在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象cri

22、i0JW 和和土土的的密密实实程程度度有有关关eGiscr 11 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 渗流渗流原因：原因：4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 1.1. 基本类型基本类型 二二. .渗透变形（渗透破坏）渗透变形（渗透破坏） 管涌管涌原因：原因：内因内因 有足够多的粗颗粒形有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙成大于细粒直径的孔隙外因外因渗透力足够大渗透力足够大 在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地

23、表贯通的管道。4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 管涌管涌破坏4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 1. 基本类型基本类型 流土与管涌的比较流土与管涌的比较 流土流土土体局部范围的颗粒同时土体局部范围的颗粒同时发生移动发生移动管涌管涌常发生在水流渗出的表层常发生在水流渗出的表层只要渗透力足够大，只要渗透力足够大，可发生在任何土中可发生在任何土中破坏过程短破坏过程短导致下游坡面产生局部滑动等导致下游坡面产生局部滑动等现象现象位置位置土类土类历时历时后果后果土体内细颗粒通过粗粒形成土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动的孔隙通道移动常发生于土体内部和渗流常发生于土体内部和渗流溢出处溢出处

24、一般发生在特定级配的一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土无粘性土或分散性粘土破坏过程相对较长破坏过程相对较长导致结构发生塌陷或溃口导致结构发生塌陷或溃口4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. .渗透变形渗透变形 4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 2.2.形成条件形成条件 scrFiii Fs: 安全系数安全系数2.02.54 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. .渗透变形渗透变形 i : 允许坡降允许坡降i icr :土体处于稳定状态土体处于稳定状态土体发生流土破坏土体发生流土破坏土体处于临界状态土体处于临界状态流土流土经验判断：经验判断：4.4 4.4

25、 渗透稳定渗透稳定 较均匀土较均匀土（Cu5Cu5）4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. .渗透变形渗透变形 2.2.形成条件形成条件管涌管涌几何条件几何条件水力条件水力条件一般发生在无粘性土中一般发生在无粘性土中级配级配孔隙及细粒孔隙及细粒判定判定非管涌土非管涌土粗颗粒形成的粗颗粒形成的孔隙小于细颗粒孔隙小于细颗粒不均不均匀土匀土（Cu5Cu5）不连续不连续连续连续D D0 0=0.25Cu=0.25Cu1/81/8d d2020细粒含量细粒含量35%35%细粒含量细粒含量25%25%细粒含量细粒含量=25-35%=25-35%D D0 0 d d5 5D D0 0 =

26、d = d3 3-d-d5 5管涌土管涌土过渡型土过渡型土非管涌土非管涌土非管涌土非管涌土管涌土管涌土过渡型土过渡型土几何条件几何条件P(%)lgd骨架骨架充填料充填料P53d5d34.4 4.4 渗透稳定渗透稳定 水力条件：水力条件：i icr5 10 15 20 25 30 35 402.01.51.00.50icrCu流土流土过渡过渡管涌管涌4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. .渗透变形渗透变形 2.2.形成条件形成条件中国：中国：水力坡降级配连续土级配不连续土破坏坡降icr0.20-0.400.1-0.3允许坡降i0.15-0.250.1-0.24.4 4.4 渗

27、透稳定渗透稳定 scrFiii i : 允许坡降允许坡降经验判断：经验判断：Fs: 安全系数安全系数1.52.03. 3. 防治措施防治措施 scrFiii 增大增大 ii：下游增加透水盖重下游增加透水盖重 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 二二. .渗透变形渗透变形防治流土防治流土土石坝土石坝防渗斜墙及铺盖防渗斜墙及铺盖浸润线浸润线透水层透水层不透水层不透水层减小减小i i ：上游延长渗径；上游延长渗径； 下游减小水压下游减小水压防治管涌防治管涌改善几何条件：改善几何条件：设反滤层等设反滤层等改善水力条件：改善水力条件：减小渗透坡降减小渗透坡降4.4 4.4 渗透稳定渗透稳定

28、 作业作业4-44-54.5 4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 Laplace方程方程zxzvxvdxxvvxx dzzvvzz 一一. . 二维渗流的基本方程及求解二维渗流的基本方程及求解 连续性条件连续性条件zxkk 假定：假定： 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 hh h恒定恒定稳定渗流稳定渗流h=h(x,z), v=v(x,z)取单宽：取单宽： dy=1与时间无关与时间无关达西定律达西定律平面渗流的基本方程平面渗流的基本方程 1. 基本方程基本方程一一. . 平面渗流的基本方程及求解平面渗流的基本方程及求解 4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 4 4 土的渗透性和

29、渗流问题土的渗透性和渗流问题 zxzvxvdxxvvxx dzzvvzz 与与kx, kz无关无关满足它的是两个共轭调合函数满足它的是两个共轭调合函数 势函数和流函数势函数和流函数 0zvxvzx zhkv;xhkvzzxx 连续性条件连续性条件 达西定律达西定律zxkk 假定假定 dxvdzvdqzxe dx)dzzvv(dz)dxxvv(dqzzxxo oedqdq 0zhxh2222 0zhkxhk22z22x Laplace方程方程n 特点特点描述渗流场内部的测管水头的分布，描述渗流场内部的测管水头的分布，是平面稳定渗流的基本方程式是平面稳定渗流的基本方程式1. 基本方程基本方程一一.

30、 . 平面渗流的基本方程及求解平面渗流的基本方程及求解 2. 求解方法求解方法 确定渗流场内各点的确定渗流场内各点的测管水头测管水头h的分布的分布4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 基本方程基本方程边界条件边界条件定解条件定解条件4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 一一. . 平面渗流的基本方程及求解平面渗流的基本方程及求解 2. 2. 求解方法求解方法 解析方法解析方法4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 图解法图解法 流网流网近似求解方法近似求解方法 适用于边界条件简单的情况适用于边界条件简单的情况 通解：两个共轭调和函数通解：两个共轭调和函数势函数势函数(x,

31、z)(x,z)流函数流函数(x,z)(x,z)等势线等势线流线流线相互正交相互正交边界条件边界条件特定解特定解理论基础：理论基础：解析法的结果解析法的结果4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 二二. .流网的绘制及应用流网的绘制及应用 流流 网网渗流场中的两族相互正交曲线渗流场中的两族相互正交曲线等势线和流线所形成的等势线和流线所形成的网络状曲线簇。网络状曲线簇。 流流 线线水质点运动的轨迹线。水质点运动的轨迹线。 等势线等势线测管水头相同的点之连线测管水头相同的点之连线 。 流网法流网法通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。4 4 土

32、的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 Hh04.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 基本要求基本要求1. 正交性：流线与等势线必须正交正交性：流线与等势线必须正交二二. .流网的绘制及应用流网的绘制及应用 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 Hh0lsls2. 各个网格的长宽比各个网格的长宽比c应为常数。取应为常数。取c=1c=1，即为曲边正方形即为曲边正方形3. 在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 ABCDlsHh h00ls二二. .流网的绘制及应用流网的绘制及应用 4 4 土的渗透

33、性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 绘制方法绘制方法一个高精度的流网图，需经过一个高精度的流网图，需经过多次的修改后才能完成。多次的修改后才能完成。根据渗流场根据渗流场的边界条件的边界条件确定边界流线确定边界流线和首尾等势线和首尾等势线正交性正交性曲边正方形曲边正方形初步绘制流网初步绘制流网流线流线等势线等势线反复修改，调整反复修改，调整精度较高的流网图精度较高的流网图4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 流网特点流网特点与上下游水位变化无关与上下游水位变化无关 h=consth=const；与与k k无关；无关；等势线上各点测管水头等势线上各点测管水头h h相等。相等。二二. .流网的绘制及应

34、用流网的绘制及应用 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 Hh0lsls4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 测管水头测管水头 h h 实际应用实际应用l /Hi ）（zhhiiikv HMkMqq;HkslHkqiiii 确定孔压确定孔压 确定流速确定流速 确定流量确定流量流道数M二二. .流网的绘制及应用流网的绘制及应用 4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 水力坡降水力坡降Hh0lsls4.5 二维渗流与流网二维渗流与流网 n 是土中孔隙直径大小的主要影是土中孔隙直径大小的主要影响因素响因素n 因由粗颗粒形成的大孔隙可被因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充填，故土体

35、孔隙的大细颗粒充填，故土体孔隙的大小一般由细颗粒所控制。因此，小一般由细颗粒所控制。因此，土的渗透系数常用有效粒径土的渗透系数常用有效粒径d10来表示，来表示，210dck 土的性质土的性质 水的性质水的性质 粒径大小及级配粒径大小及级配 孔隙比孔隙比 矿物成分矿物成分 结构结构一、渗透系数的影响因素 4.64.6 有关土渗透性的几个问题有关土渗透性的几个问题4 4 土的渗透性和渗流问题土的渗透性和渗流问题 n 是单位土体中孔隙体积的直接是单位土体中孔隙体积的直接度量度量n 对于砂性土，常建立孔隙比对于砂性土，常建立孔隙比e与渗透系数与渗透系数k之间的关系，如：之间的关系，如：)e1e(fk)e1e(fk)e(fk322 土的性质土的性质 水的性质水的性质 粒径大小及级配粒径大小及级配 孔