《土的渗透性及渗流》PPT课件

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1、一、土具有广泛的工程应用二、存在大量与土有关的工程问题:导引：为什么要学土力学土力学可以解决工程实践问题，确保工程正常安全的使用,这正是土力学存在的价值以及我们学习土力学的目的。渗透问题强度问题变形问题§3.2土的渗透性第三章土的渗透性及渗流§3.3渗透破坏与控制§3.1概述3.1概述渗流渗透性土具有被水、液体等透过的性质水、液体等在土体孔隙中流动的现象土颗粒土中水渗流渗透：液体从物质微孔中透过的现象透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流防渗体坝体浸润线渗流问题：1.渗流量？2.渗透破坏？3.渗透力？3.1概述土的渗

2、透性研究渗流量渗透破坏渗流控制三个问题工程应用的需要透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流：3.1概述渗流问题：1.渗流量？2.渗透破坏？3.渗透力？降雨入渗引起的滑坡渗流问题：1.渗透力？2.入渗过程？事故实例3.1概述ABL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、动量方程一、渗流中的水头与水力坡降3.2土的渗透性ABLhAzA基准面水头（伯努利定理）：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p/w：水体的压力势能（

3、p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：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3.2土的渗透性A点总水头：水力梯度ABLhAhBzAzBΔh基准面水力坡降线B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3.2土的渗透性3.2土的渗透性LAh1h2QQ透水石h二、渗透试验与达西定律试验前提：层流或1.渗透试验试验结果:试验装置：如图试验条件:h1，A，L=const量测变量

4、:h2，Q，t达西定律2.达西定律渗透定律: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。k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度单位：mm/s,cm/s,m/s,m/day3.2土的渗透性3.2土的渗透性粗粒土：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，达西定律不再适用适用条件ivovcrivib层流（线性流）——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土两种特例粘性土：致密的粘土存在起始水力坡降i>ib,v=k(i-ib)

5、砾土密实粘土三、渗透系数的测定及影响因素室内试验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1.测定方法野外试验测定方法3.2土的渗透性室内试验方法1—常水头试验法结果整理：试验装置：如图试验条件:Δh，A，L=const量测变量:渗水量Q，ti=Δh/Lq=Q/t=Avv=ki3.2土的渗透性hL土样AQ适用土类：透水性较大的砂性土单位时间渗水量达西定律水力梯度选择几组量测结果，取平均值试验条件:Δh变化A，a，L=const量测变量:h，t适用土类：透水性较小的粘性土土样At=t1h1t=t2

6、h2LQ水头测管开关a3.2土的渗透性室内试验方法2—变水头试验法土样At=t1t=t2h1h2LQ水头测管开关在tt+dt时段内：入流量：dVe=-adh出流量：dVo=kiAdt=k(h/L)Adt连续性条件：dVe=dVo-adh=k(h/L)Adthdhtt+dt室内试验方法-变水头试验法选择几组量测结果，计算相应的k，取平均值3.2土的渗透性常水头试验变水头试验条件已知测定算定取值Δh=consth变化Δh，A，LQ，t重复试验后，取均值a，A，Lh，t室内试验方法小结不同时段试验，取均值适用粗粒

7、土粘性土3.2土的渗透性现场测定法3－抽水试验抽水量Qr1r2h1h2井不透水层试验条件:Q=const优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数缺点：费用较高，耗时较长观察井3.2土的渗透性地下水位≈测压管水面量测变量:r=r1，h1=？r=r2，h2=？A=2rhi=dh/dr计算公式：r抽水量qr1r2h1h2井不透水层dhdrh地下水位≈测压管水面3.2土的渗透性土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，K值愈大。因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充填，随细粒含量增加，K值急剧下降。土的性质水的性质土的粒度成分孔隙

8、比土的饱和度结构和构造2.影响因素3.2土的渗透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3.2土的渗透性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，甚至赌塞细小孔道。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3.2土的渗透性扰动土样比原状土样K值小粘性土层中有很