2土的渗透性.ppt.convertor

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1、土的渗透性水透过土体孔隙的现象成为渗透土具有被水透过的性能称为土的渗透性二Darcy渗透定律由于土中孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大，流速缓慢层流Darcy渗透定律v渗透速度（cm/s或m/s）q渗流量（cm3/s后m3/s）i水力梯度，沿渗流方向单位距离的水头损失，无因次h试样两端的水位差，即水头损失L渗径长度k渗透系数（cm/s或m/s,m/d）A试样截面积（cm2或者m2）流速与水力梯度的关系－砂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。流速与水力梯度的关系－粘土对于密实的粘土，由于吸

2、着水具有较大的粘滞阻力，因此，只有当水力梯度达到某一数值后，克服了吸着水的粘滞阻力以后，才能发生渗透。我们将这一开始发生渗透时的水力梯度成为粘性土的起始水力梯度ib粘性土不但存在起始水力梯度，而且当水力梯度超过起始水力梯度后，渗透速度与水力梯度的规律还偏离达西渗透定律而呈非线性关系。为方便，用虚直线来描述密实粘土地渗透速度与水力梯度的关系，用以下形式表示。流速与水力梯度的关系－粘土流速与水力梯度的关系－砾土在粗粒土中（砾、卵石等），只有在小的水力梯度下，渗透速度与水力梯度才呈非线性关系，而在较大的水力梯度下，水在土中流动

3、进入紊流状态，渗透速度与水力梯度呈非线性关系，此时达西定律同样不能适用注意按照达西定律求出的渗透速度是一种假想的平均流速，它假定水在土中的渗透是通过土体截面来进行的。实际上，水在土体中的实际流速要比用达西定律求出的流速要大得多。他们之间的关系为Darcy渗透定律的适用条件太沙基通过大量试验证明从砂土到粘土达西渗透定律在很大的范围内都能适用，其适用范围是由雷诺系数来决定的，也就是说只有当渗流为层流的时候才能适用。根据水的密度ρ，流速v，水的粘滞系数η，土粒粒子平均粒径d，可以算出雷诺数ReDarcy渗透定律的适用条件从层流

4、转换为紊流时的Re数一般为0.1~7.5的范围，而一般认为在土的孔隙内水流只要雷诺数<1.0，达西定律就可以满足。因此达西定律的适用界限可以考虑为Darcy渗透定律的适用条件如果考虑水的密度ρ＝1.0（g/cm3）水温10℃时水的粘滞系数η＝0.0131(g/sec·cm)，而一般的流速可以考虑v＝0.25（cm/sec）可以算出满足达西定律的土的平均粒径d对于比粗砂更细的土来说，达西渗透定律一般是适用的，而对于粗粒土来讲，只有在水力坡降很小的情况下才能适用。三渗透系数的测定渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的重要力

5、学性质指标。渗透系数的测定可以分为现场试验和室内试验两大类。一般，现场试验比室内试验得到的结果要准确可靠。因此，对于重要工程常需进行现场测定。室内测定土的渗透系数的仪器和方法很多，但就其原理来讲，可分为常水头试验和变水头试验两种，前者适用于透水性强的无粘性土，后者适用于透水性弱的粘性土。常水头法常水头法就是在整个试验过程中，水头保持不变，试验装置如图用量筒和秒表测出某一时刻t内流经试样的水量V，即可求出流过土体的流量，再根据达西定律求解k变水头法粘性土，渗透系数小，流经水量少变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化

6、的，试验装置如图，试样的一端与细玻璃管相接，在试验过程中测出某一时段内细玻璃管中水位的变化，就可根据达西定律求出水的渗透系数。变水头法设玻璃管的内截面积为a，试验开始以后任一时刻t的水位差为h，经时段dt，细玻璃管中水位下落dh，则在时段dt内流经试样的水量变水头法影响渗透系数的因素很多，诸如土的种类、级配、孔隙比及水的温度等。因此，为了准确地测定土的渗透系数，必须尽力保持土的原始状态并消除人为因素的影响成层土的渗透系数天然沉积土往往由渗透性不同的土层组成。对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，当各层的渗透系数和厚度已

7、知时，我们可以求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗透计算的依据。与层面平行的情况与层面垂直的情况与层面垂直的情况结论对于成层土，如果各土层的厚度大致相近，而渗透性相差悬殊时与层向平行的平均渗透系数将取决于最透水土层的厚度和渗透性与层向垂直的平均渗透系数将取决于最不透水土层的厚度和渗透性二向渗流和流网特征一、稳定渗流场中的拉普拉斯方程单位时间内流入单元体的总水量必等于流出的总水量流网及其特征渗流场中任一点的水头是其坐标的函数，因此求解渗流问题的第一步就是先确定渗流场中各点的水头，亦即求解渗流基本微分方程满

8、足拉普拉斯方程的将是两组彼此正交的曲线，一组称为等势线（各点水头相等），另一组称为流线（表示渗流的方向），等势线和流线交织在一起形成的网格叫流网只有满足边界条件的那一种流线和等势线的组合形式才是拉普拉斯方程的正确解答流网及其特征求解方法解析法数值法电拟法比较精确，但只有在边界条件简单的情况下才能求解有限差分法（FDM