工程岩土 课件 3.2.1认识土的渗透性

认识土的渗透性

主讲教师：邓小军任务导入1998年九江大堤决口1998年8月7日，九江市长江大堤决口，滔滔洪水滚滚而下，转瞬间，美丽的九江城便一片汪洋，骇目惊心。1.渗透的概念碎散性多孔介质土三相体系孔隙流体流动任务实施：认识土的渗透性

水在土体孔隙中流动的现象称为渗流

土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性任务实施：认识土的渗透性透水层不透水层防渗体坝体浸润线土石坝坝基坝身渗流的例子透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑开挖渗流1.渗透的概念渗流问题：渗透破坏1.渗透的概念任务实施：认识土的渗透性渗流滑坡降雨入渗引起的滑坡渗透特性强度特性变形特性互相关联互相影响土力学重要课题2.渗透试验与达西定律

水在土孔隙中流动的过程，称为渗透或渗流，因水流速度不同而分为层流、紊流和混合流三种形式。层流：水在岩土空隙中流动时，水质点有秩序地、互不混杂地流动。紊流：水在岩土空隙中流动时，水质点无秩序地、互相混杂的流动。混合流：层流和紊流同时出现。任务实施：认识土的渗透性地下水在绝大多数自然条件下，流速较小，故多属层流运动。任务实施：认识土的渗透性1856年法国学者达西（Darcy）对砂土的渗透性进行研究。（1）渗透试验实验条件等径圆筒装入均匀砂样，断面为A；上下各置一个稳定的溢水装置——保持稳定水流；实验时上端进水，下端出水；砂筒中安装了2个测压管；下端测出水量（outflow）——Q。LAh1h2QQ透水石h任务实施：认识土的渗透性试验结果：式中：v------渗透速度，m/s；i------水力坡降（水头梯度）；K-----渗透系数（permeabilitycoefficient）。发现土中单位时间渗流量q与土样断面积A及试样两端面的水头差i成正比，而与流过的土样长度L成反比，即任务实施：认识土的渗透性

表明：水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比。v=ki达西定律i-水力梯度k-渗透系数v-渗透速度，非真实流速（2）达西定律（线性渗透定律）

当i=1时，v=k。这表明渗透系数k是单位水力坡降的渗透速度，它是表示土的渗透性强弱的指标，一般由渗透试验确定。任务实施：认识土的渗透性（3）达西定律适用范围饱和砂土的渗透速度与水头梯度呈线性关系。

饱和密实粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透；同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系。ib计算起始水力坡降直线简化v=kiivO砂土0iv密实粘土达西定律任务实施：认识土的渗透性

在砾类土和巨粒土中，若水头梯度较大，水在其中的流动大多是紊流状态，呈非线性关系；只有在较小的水头梯度时，才可能是线性的。达西定律适用于饱和砂土、层流，不适用于紊流0iv砾土（3）达西定律适用范围3.渗透系数的测定任务实施：认识土的渗透性(1)常水头试验-整个试验过程中水头保持不变。适用于透水性大（k>10-3cm/s）的土，例如砂土。达西定律(2)变水头试验—整个试验过程水头随时间变化。

适用于透水性差，渗透系数小的粘性土。

任务实施：认识土的渗透性瞬时达西定律任务实施：认识土的渗透性4.影响渗透系数的因素土粒越粗，越浑园，越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土，或粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。土的性质水的性质土的粒度成分孔隙比土的饱和度结构和构造任务实施：认识土的毛细性是单位土体中孔隙体积的直接度量土愈密实，孔隙比愈小，K值愈小。土的性质水的性质土的粒度成分孔隙比土的饱和度结构和构造4.影响渗透系数的因素一般情况下饱和度愈低，K值愈小。因为低饱和土的孔隙中存在较多气泡会减小过水面积，阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。水的含水量影响土的渗透系数。土的性质水的性质土的粒度成分孔隙比土的饱和度结构和构造4.影响渗透系数的因素任务实施：认识土的渗透性4.影响渗透系数的因素扰动土样比原状土样K值小黄土：k垂直﹥>k水平；粘性土层中有很薄的砂土夹层：k水平﹥>k垂直土的性质水的性质土的粒度成分孔隙比土的饱和度结构和构造任务实施：认识土的渗透性水的动力粘滞系数：温度，水粘滞性，k土的性质

水的温度粒径大小及级配孔隙比土的饱和度结构和构造4.影响渗透系数的因素任务实施：认识土的渗透性任务小结：认识土的渗透性巩固提升任务一：