普通版中文土力学 PPT课件版 第二章土的渗透

第二章土的渗透性渗流水在土体孔隙中流动的现象渗透性土具有被水等液体透过的性质土石坝防渗斜墙及铺盖浸润线透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流透水层不透水层天然水面水井渗流漏斗状潜水面Q渗流滑坡由水的渗透引起岩土体边坡失稳、边坡变形、地基变形、岩溶渗透塌陷等均属于岩土体的渗透稳定问题。

2.2．渗流中的水头与水力坡降ABLh1h2zAzBΔh00基准面水力坡降线总水头:单位重量（容重）水体所具有的能量

z：位置水头u/γw：压力水头V2/(2g)：流速水头≈0A点总水头：B点总水头：总水头：水力坡降：2.3、达西渗透定律1856年，法国学者达西（Darcy,H.）根据砂土渗透实验，发现水的渗透速度与水力坡降成正比

即达西定律：v平均渗透速度（cm/s或m/s）

k渗透系数（cm/s或m/s,m/d）△h试样两端的水位差，即水头损失△L渗径长度k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数试验前提：层流Δh↑，q↑A↑，q↑L↑，q↓断面平均流速水力坡降1.渗透试验试验条件:

h1，A，L量测变量:

h2，Q，tΔh=h1-h2达西渗透定律Darcy'slaw

2.3.2达西定律适用条件层流（线性流）——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土砂土的水力梯度与渗透速度呈线性关系，符合达西渗透定律。粗粒土：砾石类土中的渗流不符合达西定律

两种特例粘性土：clay致密的粘土ivovcrivoi0clayv=k(i-i0)2.4.渗透系数k的测定室内试验测定方法野外试验测定方法常水头试验法变水头试验法井孔抽水试验井孔注水试验测定方法粗粒土细粒土室内试验方法1—常水头试验法i=Δh/LQv=ki适用土类：透水性较大的砂性土带入虑石量筒2.4.2室内试验测定方法=vAt=qt

室内试验方法2—变水头试验法试验条件:Δh变化，A，L透水性较小的粘性土tt+ΔtdQ=-adhdQ=vAdt流入量：流出量：=kiAdt-adh2.影响因素粒径大小及级配孔隙比矿物成分结构水的动力粘滞系数饱和度（含气量）（饱和度低，渗透性差)封闭气泡—对k影响很大，2.4.4层状地基的等效渗透系数等效渗透系数确立各层的ki根据渗流方向确定等效渗流系数天然土层多呈层状LH1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水层水平渗流条件:等效渗透系数:qx=vxH=kxiHΣqix=ΣkiiiHikxiH＝ΣkiiiHi1m竖直渗流:H1H2H3HΔhk1k2k3xzv条件:等效渗透系数:vi=ki

(Δhi/Hi)算例说明

H1H2H3Hk1k2k3x2.6土中的有效应力和孔隙水压力土的有效应力原理是土力学理论中最重要的概念之一，无论是研究土的强度或变形，有效应力的概念是贯穿始终的。是使土力学成为一门独立学科的重要标志。2.6.1有效应力原理

饱和土是由固体颗粒构成的骨架和充满其间的水组成的两相体，受外力后由两种应力形式承担:

粒间应力:土骨架承担，由颗粒之间的接触传递通过土粒间的接触面传递的应力叫有效应力孔隙水压力：孔隙水承担，由连通的孔隙水传递（只有有效应力才能使土体产生固结和强度的改变）σ为作用于任意面上的全部应力（自重应力与附加应力）；σ′为有效应力，作用于同一平面的土的骨架上，也称粒间应力；u为孔隙水压力，σ′=σ-u

2.6.2静水条件下有效应力2.6.3稳定渗流作用下的有效应力向下渗流2.6.3稳定渗流作用下的有效应力向上渗流例计算地表以下5m处的有效应力地下水以上地下水以下2.7渗透力与临界水力梯度

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。土粒渗流G渗透力G

d——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。4点，渗流力与重力方向相反，对稳定特别不利1点，渗流力与重力方向一致，渗流力促使土体压密，对稳定有利2点，3点，渗流力与重力方向正交，对稳定不利2.7.2流土管涌基本类型流土管涌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防治措施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粘性土k1<<k2砂性土k2坝体渗流原因：不发生流土发生流土i<icri>icr流土地震引起的砂土液化地震引起的砂土液化管涌原因：内因——有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙外因——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。管涌管涌破坏管涌管涌管涌管涌的治理反滤倒渗管涌的治理反滤围井管涌的治理蓄水反压例开挖基坑，土体为均质各向同性的粉质粘土厚12.24m，底部为砂土。地下水在地表以下2m处。粉质粘土的孔隙比e为0.62，比重为2.7。那么基坑开挖多深可以避免发生流土。某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上流动。水头差70cm，渗径为60cm，砂土的饱和重度。问是否会发生流土总结1、达西渗透定律根据砂土渗透，水的渗透速度与水力坡降成正比即达西定律：2达西定律适用条件层流（线性流）：大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土3、水平渗流等效渗透系数:4、竖直渗流:等效渗透系数:5、有效应力原理

饱和土是由固体颗粒构成的骨架和充满其间的水组成的两相体，受外力后由两种应力形式承担:

粒间应力:土骨