《土的渗透性》ppt课件

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1、第3章土中水的渗透规律主要内容概述达西渗透定律渗透系数的测定成层土的渗透系数影响土渗透性的因素渗透作用对土的影响第1节概述渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用时，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。土具有被水透过的性能称为土的渗透性。土的渗透性问题是指由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。一、渗透模型对渗流作出的假设：1）不考虑路径的迂回曲折，2）不考虑土体中颗粒的影响应符合以下要求：1）在同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗

2、流的流量。2）在任一界面上，渗流模型的压力与真实渗流的压力相等3）在相同体积内，渗流模型所受到的阻力与真实渗流所受到的阻力相等第二节达西定律1、渗透速度v由于过水断面w实际上是试样的横截面积，并非真实的过水断面，因此渗透速度v实际上为假想平均流速，并非真实平均流速。2、水力坡度i水力坡度的物理意义是沿渗透途径水头损失与相应渗透长度的比值。水头损失是由于水质点运动中为了克服水质点之间的摩擦阻力而消耗了机械能，因此水力坡度是水流通过单位渗透途径为克服摩擦阻力所消耗的机械能。二、达西渗透定律由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻

3、力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。著名的达西渗透定律：渗透速度：或渗流量为：渗透系数K渗透系数是表征含水层透水性能的重要参数。其大小同时与岩石空隙的性质和渗流液体的物理性质有关。透水率：也表征含水层透水性能，但其只决定于岩层的空隙性质，而与渗流液体的物理性质无关。达西渗透定律的适用条件Darcy定律只适用于层流条件，一般中砂、细砂、粉砂等细粒土中水的流速满足层流条件，而粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土中水流速较大，是紊流而不是层流，故不适用达西定律。在粘土中，土颗粒周围存在着结合水，结合水因受到分子引力作用而呈现粘滞性，粘土中自由

4、水的渗流受到结合水的粘滞作用产生很大阻力，只有克服结合水的抗剪强度后才能开始渗流。故粘土中的渗透规律必须将达西定律进行修正。第3节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一个重要的力学性质指标。一、实验室内测定渗透系数就原理而言，可分为：常水头试验和变水头试验。（一）常水头法是在整个试验过程中，水头保持不变。一、实验室内测定渗透系数常水头试验装置（二）变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。第四节成层土的渗透系数天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度

5、为已知时，我们可求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。平行于层面的渗透系数Kh：各土层的水头梯度相同，总的流量等于各土层流量之和，总的面积等于各土层面积之和。每一分层的单宽流量为：总的单宽流量为：或垂直于层面的渗透系数Kv：总的流量等于每一土层的流量，总的面积与每层的面积相同，总的水头损失等于每一层的水头损失之和。第五节影响土的渗透性的因素一、土的粒度成分及矿物成分：细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土的渗透系数就会大大减小。二、结合水膜的厚度：粘性土中的结合水膜较厚，会减小土的

6、孔隙，降低土的渗透性。三、土的结构构造：土的成层构造使土的各向渗透性不同。四、水的粘滞度：动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。五、土中气体：土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体含量愈多，土的渗透性愈小。第6节渗透作用对土的影响渗流所引起的稳定问题：1)局部稳定问题，又称为渗透变形问题；2)整体稳定问题。应该指出，局部稳定问题如不及时加以防治，同样会酿成整个建筑物的毁坏。一、渗流力的概念水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力图拖曳土

7、粒而消耗能量的结果。自然，水流在拖曳土粒时将给予土粒以某种拖曳力，我们将渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力称为渗透力。总渗透力：Lh1h2hAwh1A=wh2A+JJ=wh1A-wh2A=w(h1-h2)A=whA单位体积渗透力：GD=J/(AL)=whA/(AL)=wij—渗透力，KN/m3；i—水力坡度；w——水的重度,KN/m3渗透力为体积力以孔隙水为研究对象渗流力GD大小与水力坡降成正比，方向与渗流方向一致，是体积力，其量纲为KN/m3二、渗透变形（一）渗透变形的形式渗透变形可分为：流砂和管涌两种基本形式。流砂

8、：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动