我的土中水的运动规律

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1、靳静123主要内容4概述渗透理论流网及其工程应用土中渗流的作用力及渗透变形2-1概述渗透：在水位差的作用下，水透过土体孔隙的现象。土的渗透性：一般是指水流通过土中孔隙难易程度的性质，或称透水性。三相系多孔介质孔隙流体孔隙流体流动能量差浸润线透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流2-1概述水坝蓄水后，水透过坝身流向下游闸基2-1概述在上游水位压力差的作用下，水将从上游河底进入闸基的地基，沿地基土中的孔隙渗向下游，再从下游河床逸出。透水层不透水层板桩墙基坑板桩围护下的基坑渗流2-1概述基坑开挖过程中，通常是基外土层中的地下水位高

2、于基坑内水位而形成水头差，地下水将通过坑外土层绕过板桩渗入坑内。典型事故2003年7月1日凌晨发生的上海轨道交通4号线塌方事故，直接经济损失1.5亿元左右，3栋建筑物严重倾斜，黄埔江防汛墙局部塌陷并引发管涌。事故发生段为地铁董家渡段的两条隧道之间的一条狭小连接通道，即旁通道，靠黄浦江260米处。事故发生原因：（1）竖井与旁通道的开挖顺序错误；（2）冷冻设备出现故障导致温度回升；（3）地下承压水导致喷砂。三方面不利因素遇在一起，最终导致了事故的发生。渗透所引起的问题：一、水的问题二、土的问题水的问题水的问题指在工程中由于

3、水本身引起的工程问题，比如基坑、隧道等开挖工程中普遍存在地下水渗出而出现需要排水的问题；相反在以蓄水为目的的土坝中会由于渗透造成水量损失而出现需要挡水的问题；另外还有一些像污水的渗透引起地下水污染，地下水开采引起大面积地面沉降及沼泽枯竭等地下水环境的问题。也就是说，说自身的量(涌水量、渗水量)、质(水质)、赋存位置(地下水位)的变化所引起的问题。土的问题土的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地稳定性或产生有害变形的影响，在坡面、挡土墙等结构物中常

4、常会由于水的渗透而造成内部应力状态的变化而失稳；土坝、堤防、基坑等结构物会由于管涌逐渐改变地基土内的结构而酿成破坏事故；非饱和的坡面会由于水分的渗透而造成土的强度的降低而引起滑坡。由于渗透而引起的代表性例子就是地下水开采造成的地面下沉问题。一、渗流模型实际土体中的渗流2.2渗透理论一是不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主要流向；二是不考虑土体中颗粒的影响，认为空隙和土粒所占的空间之总和均为渗流所充满。对渗流作以下两方面的简化：渗流模型为了使渗流模型在渗流特性上与真实的渗流相一致，它还应符合以下要求：(1)流量相等：在

5、同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量；(2)压力相等：在任意截面上，渗流模型的压力与真实渗流的压力相等；(3)阻力相等：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。建立渗流模型后，即可采用液体运动的有关概念和理论对土体渗流问题进行分析。渗流模型：真实渗流：工程中对于渗透速度，用渗流模型的平均渗透速度v来代替真实速度。q：渗流流量，单位时间内流过截面积A的水量，m3/s。v：渗流流速，单位时间内流过土截面水量，m/s。真实渗流与渗流模型中平均流速的关系模型的平均流速小于真实流速。式中：1、达西

6、渗透实验与达西定律达西(1856年)分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A和及水头损失△h成正，与断面间距l成反比，即二、达西（Darcy）渗透定律或式中：称为水力坡度，也称水力坡降；k为渗透系数，其值等于坡度为1时水的渗透速度，cm/s。上式所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。达西实验的装置达西渗透实验装置①:直立圆筒。横截面积为A，上端开口。在侧壁装有两支相距为l的侧压管。②滤板：滤板上填放颗粒均匀的砂土。③溢水管：水由上端注入圆筒，多余的水从此溢出，使筒内的水位维持恒定。④短水管：渗透

7、过滤板的水从此流入⑤。⑤量杯：计算渗流量q。同时读取断面1-1和断面2-2处的测压管水头值h1、h2，得到两断面之间的水头损失△h=(l+h1)-h2。1122lvh1h2z1z2h（1）当渗流速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线相互平行的流动—层流，渗流运动规律符合达西定律，渗流速度v和水力梯度i的关系可在v-i坐标系中成一条直线，如图(a)所示。细粒土的v-i关系粗粒土的v-i关系①砂土、一般粘土②颗粒极细的粘土达西定律是由砂质土

8、体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。达西渗透实验(a)(b)（2）粗粒土(如砾石、卵石等)的试验结果见图(b)所示。由于其孔隙很大，当水力坡度较小时，流速不大，渗流可以认为是层流，速度较小时，渗透可以认为是层流，v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力坡度较大时，流速增大，渗