qn土的渗透性及渗透稳定

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1、土的渗透性及渗透稳定第一节概述一渗流1渗流：水在重力作用下，透过土体发生运动，这一现象称为渗流2土的渗透性：土体被水透过的性质a土坝渗流b闸基渗流二水在土中渗流导致的问题（1）出现渗漏，导致水量损失，影响工程效益（2）使土体发生局部渗透变形破坏。----水库失事的重要原因（3）影响土体的固结、强度及稳定和工程施工。渗流量扬压力渗水压力渗透破坏渗流速度渗水面位置挡水建筑物集水建筑物引水结构物基础工程地下工程边坡工程渗透特性变形特性强度特性三土渗流特性位置水头：到基准面的竖直距离，代表单位重量的液体

2、从基准面算起所具有的位置势能压力水头：水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所具有的压力势能测管水头：测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单位重量液体的总势能在静止液体中各点的测管水头相等第二节土的渗流性一位置、压力和测管水头zA00ABu0pazB基准面静水水往低处流水往高处“跑”速度v压力u位置：使水流从位置势能高处流向位置势能低处流速：水具有的动能压力：水所具有的压力势能也可使水流发生流动水流动的驱动力位置势能：mgz压力势能：00基准面质量m压力u流速

3、vz动能：总能量：称为总水头，是水流动的驱动力单位重量水流的能量：二渗流中的水头与水力梯度透水层不透水层基坑板桩墙渗流为水体的流动，应满足液体流动的三大基本方程：连续性方程、能量方程、动量方程LABABLhAzA基准面总水头：单位重量水体所具有的能量位置水头Z：水体的位置势能（任选基准面）压力水头u/w：水体的压力势能（u孔隙水压力）流速水头V2/(2g)：水体的动能（对渗流多处于层流≈0）渗流的总水头：1渗流问题的水头也称测管水头，是渗流的总驱动能，渗流总是从水头高处流向水头低处2水力梯度B

4、点总水头：二点总水头差：反映了两点间水流由于摩阻力造成的能量损失水力梯度i：单位渗流长度上的水头损失A点总水头：三达西渗透试验1856年达西(Darcy)在研究城市供水问题时进行的渗流试验或：其中，A是试样的断面积A1达西定律达西定律：在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关渗透系数k:反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i＝1时的渗流速度，单位：cm/s,m/s,m/day渗透速度v：土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度其中，Vs为实际平

5、均流速，孔隙断面的平均流速2达西定律的适用范围适用条件：层流（线性流动）岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂土或一般粘土，均属层流范围在粗粒土孔隙中，水流形态可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数进行判断：2.01.51.00.50流速(m/h)00.51.01.52.02.5达西定律适用范围水力坡降砾石粗砂中砂细砂极细砂h10dvRe=Re＜5时层流Re＞200时紊流200＞Re＞5时为过渡区在纯砾以上的很粗的粗粒土如堆石体中，在水力坡降较大时，达西定律不再适用，此时：

6、两种特例对致密的粘性土，存在起始水力坡降i0？？i>ib,v=k(i-ib)四渗透系数的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室内试验方法野外试验方法经验估算法（1）常水头试验试验条件：h,L,A量测变量：体积v,tV=Qt=vAtV=ki适用土类：透水性较大的砂性土1室内实验法AQAQat=t1t=t2(2)变水头试验试验条件：h的变化，A,a,L量测变量:h,t适用土类：透水性较小的粘性土在tt+dt时段内：入流量：dVe=-adh出流量：dVo=kiAdt=k(Δh/

7、L)Adt连续性条件：dVe=dVo-adh=k(Δh/L)Adt选择几组量测结果，计算相应的k，取平均值AQ2现场测定法－抽水试验试验条件:Q=const量测变量:r=r1，h1=？r=r2，h2=？优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数缺点：费用较高，耗时较长3经验估算法室内试验、现场试验及工程实践表明，土的渗透系数大小与颗粒粒径（尤其有效粒径）、土的孔隙比（或孔隙率）和水的粘滞系数等有关。建议者建议公式符号说明适用条件泰勒（Tayler,D.W）d50：土颗粒平均粒径，mm；μ：水的粘滞系

8、数，g.s/cm2；e：土的孔隙比；C：颗粒形状系数。砂性土哈赞（Hazen）CH：哈赞常数，50～150；T：水温，；d10：土的有效粒径，mm。上式适用于中等密实砂，下式适于土的有效粒径0.1~3mm，Cu<5时的松砂。太沙基（Tazaghi）d10：土的有效粒径，mm；e：土的孔隙比。砂性土水利水电工程地质勘察规范GB50287-99d20：占总土重20%土粒粒径，mmCu：不均匀系数。。砂性土和粘性土第三节静水和稳定渗流情况下土的应力状态静水情况下土的孔隙水压力和有效应力：测压管水位与容