土力学 第3章 土的渗透性

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1、第1章作业讲解1-13某土样的含水量为6％，天然然重度为重度为16kN/m3，土粒粒重为比重为2.70，若土的孔隙比不变，为使土样能够完全饱和，问1000cm3土样中需加多少水？解答：6%=16kN/m3w=γ00G=2.703sV=1000cmmgsgGgγ=ρ==ρsssw1Vsγ(1+w)s0mwmme0=−1w=w00=w0=w00γ0ms1+wm+mm0sw00Gρg(1+w)2.7×1×10×(1+6%)e=sw10−1=−1=0.78870wγwm=m0=0V0γ016w001+wg1+w00wGe=e=sS=100%0rmw0γ01161Sms==V=×1000×=1509.4

2、grwg1+w101.0600e0.7887w=0==29.21%G2.70mw0=msw0mw=mswsΔm=m−m=m(w−w)=1509.4×(29.21%−6%)=350.33gwww0s0第1章作业讲解z/b=1.15l/b=1.7l/b=17l/b=1.71.61.8z/b=1.151.00.19140.19551.20.17050.1757l/b=1.71.7z/b=1.151.00.193451.20.1731l/b=1.71.7z/b=1.150.1781第三章土的渗透性第3章土的渗透性四川大学水电学院省岩土工程重点实验室第三章土的渗透性：内容§3.1概述§3.2土的渗透理论

3、§333.3二维渗流与流网§3.4渗透力及渗透破坏类型§3.5有效应力原理第三章3.1概述渗流碎散性多孔介质三相体系能量差孔隙流体流动土颗粒土中水水、气等流体在土孔隙或其它透水渗流性介质（如土工建筑物）中的流动现象土体等多孔介质具有被水、气等流渗透性体透过的性质渗透特性非饱和土的渗透性应力、变形、强度饱和土的渗透性和稳定第三章3.1概述板桩围护下的基坑渗流板桩墙渗水压力基坑渗流量透水层渗透变形扬压力不透水层第三章3.1概述土石坝坝基坝身渗流防渗斜墙及铺盖土石坝浸润线渗流量透水层渗透变形不透水层第三章3.1概述水井渗流Q天然水面透水层渗流量不透水层第三章3.1概述降雨入渗引起的滑坡渗流问题：渗透

4、力？入渗过程？第三章3.2土的渗透理论§3.1概述§3.2土的渗透理论§333.3二维渗流与流网§3.4渗透力及渗透破坏类型§3.5有效应力原理第三章3.2土的渗透理论1.水力梯度或水力坡降水头（总能量）：2uvh=z++uΔhγ2gAwγwuBz：位置水头h1Aγwh（基准面高程）2zABLzBu/γ：压力水头w0基准面0v2/(2g)：流速水头≈0u测管水头：h=z+γw第三章3.2土的渗透理论1.水力梯度或水力坡降A点总水头uAh=z+1AγuΔhwAγwuBh1Aγwh2B点总水头zABLzBu0基准面0Bh=z+2Bγw水头差水力坡降Δhhh=−i=Δh12L层流：相邻两个水分子运动

5、的轨迹互相平行而不混流状态紊流：相邻两个水分子运动的轨迹互相混交，呈不规则运动第三章3.2土的渗透理论2.达西定律1856年，Darcy对均匀的砂土进行了一维渗透试验，得出了层流条件下，土中渗透速度与能量（水头）损失之间关系的渗透规律，即达西定律。试验条件：层流;恒定流试验结果Δh=h-h12q=V/t达西渗透试验装置Qv=Δh↑，q↑ΔhAQ∝Av∝iA↑，q↑LΔhL↑，q↓i=L第三章3.2土的渗透理论达西定律：qΔhv==ki=kALq:单位时间的渗水量，cm3/s；v:断面平均渗流速度，cm/s；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

6、透水性能的比例系数，称为渗透系数；物理意义：为水力梯度i=1时的渗流速度；单位：mm/s,cm/s,m/s,m/day。v：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度;v：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度。rq＝vA＝vArrvAvv==rA=nAnAnr第三章3.2土的渗透理论2.达西定律qΔhv==ki=kAL适用条件：岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂括砂或般土或一般粘粘土，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Re进行判断。vd⋅R＜5时层流；R＞200时紊流；200＞R=10eeeηR＞5时为过渡区。e第三章3.2

7、土的渗透理论3.测定方法常水头试验法室内试验测定方法变水头试验法野外试验测定方法井孔抽水试验井孔注水试验常水头试验法在整个试验过程中，水头保持不变。常水头法适用于透水性强的无粘性土。试验条件:Δh，A，L=const量测变量:Q，t结果整理Q=qt=vAtQLv=kik=AΔhti=Δh/L第三章3.2土的渗透理论变水头试验法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。适用于透水性弱的粘性土。试验条