水利工程地基处理堤坝工程渗流控制

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1、土的渗透规律水在土体孔隙中流动的现象称为渗流。土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。土的渗透规律因土类不同而有所差异：砂土、粉土渗透符合线性渗流规律——Darcy定律密实粘性土——非线性渗流规律砾、卵石中当流速过快时——非线性渗流规律达西（Darcy，1856）定律砂土、粉土在层流状态下，土中水的渗流速度与能量损失之间服从线性渗流规律。v=kiivO砂土达西（Darcy，1856）定律砂土、粉土在层流状态下，土中水的渗流速度与能量损失之间服从线性渗流规律。渗透系数及影响因素渗透系数k是反映土的透水性能的比例系数，是水力梯度为1时的渗透速度，其量纲

2、与渗透速度相同(m/d;cm/s)。影响因素：影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的种类、形状、孔隙比、不均匀系数、流体的粘滞性、温度等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难注：渗透率与渗透系数不同，其仅取决于岩土本身的性质，与流体性质无关。渗透系数及影响因素影响因素：颗粒级配土粒越细或粗大颗粒间含细颗粒越多，土的渗透性越弱；反之，渗透性越强。矿物成分原生矿物成分不同，土中的孔隙形态不同，土的渗透性有明显差异；粘土矿物成分不同，形成结合水膜的厚度不同，亲水性越强，渗透性越小。土的密度：渗透性随密实程度增加而降低。土的结构构造：土的渗

3、透性具各向异性。影响砂性土渗透性的主要因素是颗粒大小、级配、密度以及土中封闭气泡。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；渗透性随相对密实度Dr增加而减小。土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通道，使土体渗透性减小。渗透系数及影响因素影响粘性土渗透性的因素比砂性土更为复杂。土的矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造以及土中气体等都影响粘性土的渗透性。粘性土中含有亲水性矿物(如蒙脱石)或有机质时，由于它们具有很大的膨胀性，渗透性大大降低。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水

4、的。粘性土中若土粒的结合水膜较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。土体各向异性和应力各向异性造成了土体渗透性的各向异性。如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平向渗透系数远远大于竖直向渗透系数；西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比水平方向的大得多。渗透系数及影响因素渗透系数的确定方法实验室测定法：偏差较大，仅作参考（土样较小，受到扰动）现场测定法：结果比较可靠，但耗费较大经验估算法：初步设计阶段可采用，查表或经验公式估算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)常水头法在整个试验过程中，水头保持

5、不变。常水头法适用于透水性强的无粘性土。k>10-3为细砂到中等卵石土的渗透系数：下页所示为基马式渗透仪渗透系数的确定方法实验室内测定渗透系数渗透系数的确定方法(二)变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。变水头法适用于透水性弱的粘性土。透水性较小(10-7

6、哈森提出用有效粒径d10计算较均匀砂土的公式:1955年，太沙基提出考虑土体孔隙比e的经验公式:渗透系数的确定方法渗流力的概念水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压力，用f表示(kN/m3)。土的渗透变形渗流力A=1当h1=h2时，无渗流发生当h1>h2时，向上渗流当h1

7、致时，渗流力对土骨架起渗流压密作用，对稳定有利渗流力方向与重力方向相反时，渗流力对土骨架起浮托作用，对稳定不利。当渗流力大到某一数值时，会使该处土体发生浮起和破坏，因此要研究渗流逸出区的渗流力和逸出坡降。渗流力土的渗透变形土的渗透变形土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。表现形式：流土、管涌、接触流土、接触冲刷等。对于单一土层，主要是流土和管涌。1、流土流土指在向上的渗透水流作用下，表层土局部范围内的土体或颗粒同时发生悬浮、移动的现象。(渗流水流将整个土体带走)流土经常发生在堤坝下游渗流逸出处无保护的情况下。不发生于土

8、体内部。一般突发性发生，对工程危害极大。土的渗透变形管涌指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