土的渗透性及水的渗流

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1、12.1概述2.2达西定律2.3渗透系数2.4流沙、管涌第二章土的渗透性及水的渗流2.5在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力2土中水结合水自由水强结合水弱结合自由水重力水毛细水自由水地下水位以下，土颗粒电分子引力范围以外，仅在本身重力作用下运动的水2.1概述3地下水按埋藏条件分为：潜水：埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水。上层滞水：埋藏在地表浅处，局部隔水透镜体上部，且具有自由水面的地下水。承压水：是指充满于两个稳定隔水层之间的含水层中的地下水。2.1概述4不饱和土上层滞水潜水承压水毛细水（地下水位以上)地下水位(潜水）饱和土2.1概述5渗透——由于土体本身具

2、有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。渗透性——土具有被水透过的性能称为土的渗透性。2.1概述62.2达西定律一、伯努里定理（能量守恒原理）（位置水头）（压力水头）（总水头）位置水头z：从基准面到计算点的高度。压力水头：测压管中水位高。总水头h：从基准面到测压管上部水位高。水头损失=h1-h2u—静水压力72.2达西定律二、达西定律—流速v与水力梯度i成正比v=ki式中：i—水头梯度：单位流程的水头损失。k—渗透系数，cm/s，表示水通过的难易程度，可由试验确定。v—水在土中的渗透速度，cm/s，是在单位时间内通过单位土截面(cm2)的水量Q（cm3)

3、,即v=Q/(At)82.3渗透系数确定渗透系数K的方法室内渗透试验变水头渗透试验常水头渗透试验现场抽水试验经验值：各种土的渗透系数参考值92.3渗透系数一、常水头渗透试验常水头渗透试验所以式中：q—单位时间的透水量,cm3/sQ—透水量,cm3t—透水时间,sv—渗流速度,cm/sA—透水断面积,cm2h—水位差，cml—渗流路线长,cmk—渗透系数,cm/si—水力坡度102.3渗透系数二、变水头渗透试验变水头渗透试验所以土试料的透水量=测压管中水下降的体积11地下水位≈测压管水面井抽水量Qr1Rr2dhdrh1hh2不透水层观察井2.3渗透系数三、现场抽水试验所以现场抽水试验122

4、.3渗透系数某水平堆积而成的成层土的层厚自上而下分别为H1、H2、…、Hn，垂直透水系数分别是kz1、kz2、…、kzn，水平透水系数分别是kx1、kx2、…、kxn，如果上下面的总水头差是Δh试根据图（a）试根据图（b）求垂直透水时总垂直透水系数kz提示：求水平透水时总水平透水系数kx提示：HH1HiHnKz1KziKznqz1qziqzn(a)HH1HiHnKx1KxiKxnqx1qxiqxn(b)例题2.1132.3渗透系数HH1HiHnKz1KziKznqz1qziqzn(a)1、求垂直透水时总垂直透水系数kz解：因为流过各层的垂直流量相等，则通过单位面积的垂直流量为：对于整个透

5、水层，根据达西定律所以142.3渗透系数HH1HiHnKx1KxiKxnqx1qxiqxn(b)解：2、求水平透水时总水平透水系数kx因为各层的水力坡度相等设单位厚度的水平流量为qx，则由达西定律因为所以152.4流沙、管涌一、渗透力基准面测压管断面积a位置水头z1位置水头z2压力水头h2压力水头h1渗透力j：渗流水对土骨架的作用力LAB1.A、B两端的静水力：总水头H1总水头H2分析水柱受力2.水柱自重：3.土骨架对渗流水的总阻力：TLaTLa沿水柱方向列平衡方程16基准面测压管断面积a位置水头z1位置水头z2压力水头h2压力水头h1LAB总水头H1TLa2.4流沙、管涌一、渗透力所以

6、渗透力j为方程两边同除以a，并以h1=H1－z1h2=H2－z2代入上式得：因为17j的性质：1为体积力；2大小与i成正比；3作用方向与渗流方向一致。2.4流沙、管涌一、渗透力18粘性土k1<

7、——换土、反压。减小水位差—降低地下水位；增长渗流路线长（3）改变水流方向，增加渗流途径。202.4流沙、管涌临界水力坡度icr——当向上作用的渗透力j等于土的有效重度（浮重度）r’时，土粒间失去压力，呈悬浮状态二、流砂、管涌212.4流沙、管涌在渗流水的作用下，土中细小颗粒穿过粗颗粒间的孔隙被渗流带走，在土中形成贯通的渗流管道。二、流砂、管涌管涌222002.8.22湘江大堤望城靖港镇东湖责任段出现散浸，并有个别散浸点转化为管涌，