土力学地基与基础课程讲义土的渗透性

第3章土的渗透性和渗流力碎散性多孔介质三相体系孔隙流体流动渗透渗透性土具有被水、气等液体透过的性质渗透特性强度特性变形特性非饱和土的渗透性饱和土的渗透性概述能量差水、气等在土体孔隙中流动的现象渗流量渗透变形石坝浸润线透水层不透水层石坝坝基坝身渗流渗透压力渗流量渗透变形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流渗流量渗透变形渗透压力渗流滑坡土的渗透性及渗透规律二维渗流及流网渗透力与渗透变形水头梯度土坡稳定分析§3.2土的渗透性与渗透规律一．渗流中的水头与水力坡降二．渗透试验与达西定律三．渗透系数的测定及影响因素能量方程渗流速度的规律渗透特性四．层状地基的等效渗透系数地基的渗透系数一、渗流中的水头与水力坡降ABL透水层不透水层基坑ABLh1h2zAzBΔh00基准面z：膀位置局水头A点功总水依头：B点渐总水勉头：总水司头：水力境坡降楚：二、稳渗透身试验观与达盐西定顾律试验贞前提滋：层流断面眯平均首流速水力亩坡降1.韵渗透绝试验试验赵结果试验慨装置泪：如图试验额条件:h1，A，L=欲co块ns推t量测陵变量:h2，V，TΔh慰=h1-h2Q=障V/你T2.殿达秧西定彻律渗透亭定律在层肃流状哀态的拉渗流获中，薯渗透拿速度键v与仿水力帝坡降铁i的术一次咬方成河正比堤，并器与土垒的性驼质有葡关。注意枕：V：裙假想箭渗流跃速度令，土励体试弃样全竿断面悉的平施均渗币流速袭度Vs：实致际平盯均渗泄流速症度，鸦孔隙泰断面撤的平零均渗至流速蚂度A贤>魂AvQ＝朴VA教＝谋VsAvk:抱反周映土挠的透退水性衬能的形比例束系数事，称懒为渗蔬透系画数物理型意义仗：水岸力坡痒降i程＝1驻时的拜渗流唉速度单位引：m与m/圆s,硬c棕m/习s,峰m晋/s喷,滚m/付da吉y粗粒旅土：①砾陵石类源土中搅的渗毫流不害符合睡达西湖定律②砂豆土中剪渗透后速度vcr=适用觉条件ivovcrivi0层流出（线怨性流消）——波大部蚕分砂检土，按粉土尿；疏茧松的昆粘土轨及砂魂性较欣重的投粘性阁土两种未特例粘性父土：致密凶的粘宫土i>阳i0,迎v=铺k(幼i注-潜i0)三、悲渗透厅系数岭的测窃定及表影响弄因素室内栏试验冻测定类方法常水葬头试院验法变水欠头试削验法井孔栽抽水携试验井孔踢注水思试验1.交测眯定方孙法野外制试验线测定业方法室内洽试验仪方法确1—常水无头试渡验法结果光整理试验刘装置洪：如图试验劈燕条件:Δh，A，L=句co波ns烘t量测院变量:V，ti=掌Δh基/LV=冻Qt尘=v皱Atv=蹄ki适用吼土类晴：透水柄性较夸大的症砂性初土室内本试验近方法2—变水罩头试杆验法试验鲁装置弯：如图试验掠条件:Δh变化，A，L=毙co艇ns堤t量测送变量:Δh，t对于杰透水稠性较士小的艳粘性帽土，应采企用变泄水头敢试验饼法结果斗整理:理论去依据:t时刻桌：ΔhΔtdhdVe=乖-殊ad哨hdVo=k积iA痰dt绕=k分(Δh狮/L无)A糠dtdVe=d戏Vo流入藏量：流出伙量：连续页性条余件：-a准dh恢=丙k足(Δh幅/L番)A弱dt选择辫几组Δh1,Δh2,尝t，计咳算相括应的环k，锋取平蓝均值常水凶头试灰验变水困头试近验条件已知测定算定取值Δh玩=c夹on箩stΔh变化Δh，A警，LV，牙t重复则试验竖后，散取均献值a，驻A，各LΔh，t室内猾试验御方法不同逼时段厘试验狼，取袜均值适用粗粒破土粘性扔土2.承影响锋因素土粒营特性流体科特性粒径强大小降及级腾配孔隙斩比矿物且成分结构悉和构眉造水的恩动力解粘滞疗系数呼（水秃温）饱和乒度（宿含气万量）—对k影响诞很大散，封残闭气位泡四、爆层状挑地基僵的等腰效渗圾透系袖数等效界渗透萄系数确立能各层凭的ki根据垒渗流废方向遭确定疫等效惕渗流暴系数天然券土层贺多呈聋层状H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL1122不透渴水层水平凝渗流条件竹:等效纺渗透握系数诱:qx=vxH=揪kxiHΣqix=ΣkiiiHiH1H2H3HΔhk1k2k3xz竖直刘渗流v承压习水条件肚:等效誓渗透战系数额:vi=泄ki(Δhi/Hi)水平渴渗流厉情形垂直霉渗流轮情形条件已知等效推定§3琴.3不平雨面渗恰流与朴流网La滥pl溉ac无e方程一、红平面纳渗流无的基药本方口程及免求解连续陡性条殖件假定：Δh对于阿稳定套渗流h=厕h(岛x,窝z)阴,连v=耻v(公x,寻z)取单投宽：dy滚=1与时桑间无纺关达西腰定律平面爸渗流交的基奋本方喉程1.口基扑本方练程连续汉性条供件达西咸定律假定La喂pl滨ac静e方程①与讲kx,倡kz无关②满胆足它韵的是汤两个通共轭胃调合览函数庸—株—势捎函数近和流芒函数特点描述哈渗流榆场内表部的羊测管胡水头歼的分焦布，戴是平萄面稳取定渗嫌流的架基本武方程叨式2.络求档解方团法基本为方程边界鸦条件解析亮方法适用款于边杏界条乌件简窑单的舍情况通解摊：两瓦个共继轭调谨和函凭数势函闲数Φ(卷x,票z)流函嫂数Ψ(桂x,属z)等势及线流线边界腿条件特定坦解二、苦流网难的绘澡制及药应用流网冻——渗流挣场中怕的两杀族相终互正络交曲骨线—荒—等蛾势线括和流谦线所蒸形成农的网摩络状搁曲线菊簇。流线披——水质课点运赚动的桐轨迹胶线。等势雄线—街—测管汇水头涝相同鼻的点举之连森线竖。流网附法—句—通过则绘制机流线魂与势舞线的蓄网络怀状曲左线簇策来求警解渗魄流问屋题。基本冠要求1.架正茧交性倦：流姐线与虏等势败线必尾须正顺交H△h0lsls2.骡各夸个网赚格的励长宽哗比c概应为贸常数漠。取c=顿1，即惊为曲池边正扰方形3.愤在无边界任上满躲足流透场边宣界条加件要致求，伏保证知解的淹唯一岸性。ABCDlsH△h00ls绘制崇方法根据督渗流趣场的心边界虹条件确定休边界段流线槽和首段尾等帐势线正交擦性曲边塌正方赤形流线→等势配线→反复价修改铜，调英整精度缠较高垒的流乳网图初步槽绘制貌流网流网元特点与上供下游棚水位剑变化位无关Δh=c岗on超st；与k无关吐；等势拍线上扔各点夏测管爪水头h相等观；相邻内等势酒线间己的水饼头损逢失相巴等；各流品槽的路渗流饿量相抢等。总水筒头差△h实际弯应用确定味流速确定伏流量水力第坡降§3滑.4历渗嫂透破档坏与白控制一、猫渗透饶力（动革水力桃）试验唉观察Δh毁>0水在厅流动毕时，覆水流母受到弄来自放土骨疏架的鸽阻力每，同旗时流汁动的们孔隙洒水对确土骨起架产疑生一叠个摩暖擦、距拖曳顶力。渗透忙力j——际渗透估作用仙中，踢孔隙毕水对耳土骨隶架的聋作用萍力，站方向削与渗侵流方熟向一貌致。渗透拴变形渗透歉力Δh叮=0静水支中，代土骨衡架会卡受到颤浮力池作用刻。h1Δhh200hwL土样滤网贮水器abh200hwL土样滤网贮水参器abP2WP1R静水钱中的幻玉土体A=仆1W=Lγsa念t＝L啊(γ’偏+γw)P1=γwhwP2=γwh2R瓜=挣?R娘+码P2=香W野+轮P1R鲁+γwh2=围L(γ’京+γw)存+γwhwR壤=γ’L土水卫整体避分析h1Δhh200hwL土样滤网贮水器abP2WP1RA=奋1W=Lγsa柜t＝L成(γ’出+γw)P1=γwhwP2=γwh1R正=棒?R留+乱P2=炮W骂+致P1R余+γwh1=率L(γ’池+γw)双+γwhwR古=γ’L绕－γwΔh渗流评中的喘土体静水谷中的虹土体R牵=γ’L趋－γwΔhR厚=γ’L渗流厅中的音土体向上列渗流载存在柴时，滤网演支持料力减少水与责土之秀间的续作用衫力－爸渗流锐的拖语曳力总渗赞透力J妖=γwΔh渗透逆力j垒=浇J/渔V士=γwΔh妄/L阔=γwij钉=γwi--见-体样积力R我=γ’L探－γwΔh渗流磨中的箩土体仓所受协滤网嫌支持驱力向上沫渗流救存在绝时，饶滤网顾支持浸力减甘少临界懒水力累坡降i贴=Δh恐/L交=γ’/γwicr=γ’桑/坟γwγ’L叹－γwΔh宽=韵0渗透消力的驰性质物理煌意义炎：单位拖土体很内土痛骨架倦所受逆到的畜渗透还水流许的拖叹曳力积，它塑是体积立力j升=γwi大小羡：方向摆：与渗醉流方不向一渡致作用族对象靠：土骨蜓架利用浓流网连求渗尘透力复杂窃条件总渗乓透力大识小脚：jx网格顾面积方坏向驴：与流犯线一禁致作用抗点：形心流网翅较密惯处i觉较大捕，该小处渗头透力轨也大不同宪位置御的渗课透力糖对土体厘稳定低性的闲影响舱不同H△h0lsls基本魔类型二、攀渗透般变形（渗刘透破穴坏）流土管涌土工痰建筑吉物及得地基麦由于炊渗流扬作用稳而出汪现的蛮变形澡或破械坏形成锈条件防治晚措施1.链流贫土在向愚上的蔑渗透厅作用混下，手表层键局部禁土体闷颗粒漆同时骨发生色悬浮孕移动虚的现院象。粘性土k1<<k2砂性土k2坝体渗流原因渔：形成惨条件Fs:安全零系数1.孝5～丽2.呈0[缓i开]损:允许萝坡降i抄<厕icr:i全=塑icr:i嫁>禾icr:土体户处于写稳定木状态土体搁发生皆流土桶破坏土体侮处于记临界长状态经验司判断灯：管涌2.段管涌原因劳：内因——有足哨够多驴的粗莫颗粒新形成签大于讯细粒坊直径补的孔扑隙外因——渗透欧力足无够大在渗般流作传用下隶，一容定级挑配的缩慧无粘针性土鱼中的怜细小瓜颗粒期，通爽过较作大颗壮粒所凳形成融的孔挂隙发锋生移锅动，吴最终疗在土目中形利成与亲地表妹贯通辫的管发道。管涌破坏流土狡与管丙涌的京比较流土土体碎局部摘范围拼的颗围粒同真时发鹿生移沫动管涌只发吗生在滨水流构渗出侦的表厘层只要呈渗透减力足昂够大脾，可触发生纽奉在任期何土愚中破坏员过程桂短导致拾下游劝坡面培产生秩局部怀滑动脂等现象位置土类历时后果土体利内细栏颗粒袄通过河粗粒植形成更的孔缴隙通粉道移笔动可发脊生于壮土体蛮内部板和渗甘流溢饶出处一般形发生埋在特腿定级朋配的狠无粘件性土甜或分罚散性封粘土破坏公过程取相对女较长导致滩结构线发生秋塌陷旧或溃激口3.祥防乒治措录施增大新[i须]：下游堪增加铸透水难盖重防治流土减小睬i尺：上游取延长翁渗径爬；下游撞减小午水压防治管涌改善肢几何爪条件汤：设反阶滤层丑等改善解水力四条件圾：减小陵渗透查坡降3.4.穗1扁概述土体丹受力嚷后的速三个步问题疗：三相诵如何饭分担胃外力意？全亩部由吉颗粒罗承担卸？三相炭间的墓应力插如何愈传递哈和相片互转艘化？它们潮与土乌的变证形和悠强度孙有何而关系衬？§3孤-4壤有惊效应眼力原河理●四大巾定律去：1压缩菌定律狠（d众e肠=筋-混a病d观p）2菊Co帖ul御om理b强度会定律3避Da姜ch夸y定律(硬v捷=墙k摧i私)4有效翠应力中原理构成天了整葵个土菌力学斜学科芦的结祖构体店系。●有效肠应力社原理描述亮总应崖力、拆有效身应力竞和孔辆隙压盐力三唇者之甲间的锋关系快的理插论原绑理.当土诱体承潮受力链系时许，作钟用于攻任一淹平面堤上的总应龙力是由虑土骨斜架所暑发挥悦的有效浴应力和孔仰隙中识流体他所承罚受的孔隙腔压力来共令同承浮担。Te热rz弹ag际hi皱1纹92督5年登最先勺提出§3伪-4朽有虹效应遵力原甘理3.4.膜2挽有效别应力哗原理●肺表悬达盏式（饱掩和土塑、非剑饱和就土）●实验悦验证●几点塘说明●不同拢条件盆、不荒同土衫有效匪应力妨的物饰理含爆义●有效泄应力稍原理营的工集程应宏用§3届-4边有殃效应崇力原独理●表达叹式A=基A宝s跨+绘Aw风+广A抵aP眯=抹Ps刺+牙P搂w颗+问PaPs脾=

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主要努反映毕为颗衔粒之器间的炮分子路力；(3严)非拦饱和舟土：制孔隙戏压力

孔隙纷气压咱力螺+贵孔隙虽水压兔力●有效糕应力侍原理凉的工计程应溪用各类晋设计鹊计算借问题贫——阵“有吊效应保力法群”●地基丹沉降铅计算畜，地男下水活位以速下均购采用瞧土体挤有效叠自重沫应力●有效献应力演丧失岔是砂馅土液蓬化的问根本谦原因洋，提拢高有香效(述固结伏)应返力走是防经治振铺动液超化的葛措施仇之一●有效拌应力手原理抚提出章后，伐库仑惰强度夺理论狐改用双有效锣应力淹表述●粘性驾土抗眼剪强闯度指矛标通俩常分染为总垦应力组指标做、有蝇效应膨力指纤标●地基剖承载拐力计锯算时岂均采驶用土籍体的