岩土工程地下水

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1、岩土工程地下水刘加才土木工程学院地下系第四章地下水的运动第一节、渗流的基本概念第二节、渗流的基本定律第三节、地下水的稳定运动第四节、地下水的非稳定运动第一节、渗流的基本概念一、渗流与渗透1、渗透：地下水受重力作用在空隙介质中的运动称为渗透。①、固体骨架排列随机，空隙大小、形状、延伸方向以及相互排列不规则，不同空隙中的地下水运行方向、运动速度等不同。②、同一空隙的不同部位，地下水的运动速度也不同。按实际情况研究地下水流不可能，也没有必要。第一节、渗流的基本概念一、渗流与渗透解决办法：用假想水流模型替代真实水流。替换原则：a、

2、仅考虑地下水的主要流向；b、渗流全部空间被水流所充满。2、渗流：渗流是一种假想地下水水流，它满足：①、对应于同一过水断面，假想水流的流量等于通过该断面的真实水流的流量。②、作用于任一面积上的假想水流的压力等于真实水流的压力。③、假想水流在任意体积内所受的阻力和实际水流所受的阻力相同。第一节、渗流的基本概念二、渗流速度与实际流速1、过水断面：垂直于渗流方向的含水层截面叫过水断面。该断面包括空隙和颗粒骨架所含的全部空间，其面积用表示2、渗流速度：渗流在其过水断面上的平均流速称为渗透速度(或渗流速度)，即：式中V——渗透速度(

3、m／d，m／s)；——过水断面面积(该断面上颗粒和空隙的总面积)(m2)；Q——渗透流量，简称流量，即单位时间内通过过水断面的渗流体积。它与实际水流通过该断面的流量相等(m3／d，l／s)。第一节、渗流的基本概念二、渗流速度与实际流速3、实际流速：实际流速是实际地下水流在岩石空隙空间中的实际平均流速。即：式中u——地下水的实际流速(m／d，m／s)；’——过水断面中空隙所占的总面积(m2)；P——岩石的空隙度(以小数表示)。渗透速度和实际速度之间具有如下的关系：第一节、渗流的基本概念二、渗流速度与实际流速3、实际流速：

4、由于结合水在一般情况下不参加渗流，因而公式中的P应考虑用给水度()代替。对颗粒粗的或裂隙大的岩层来说，其P值与值相差不大，但对细颗粒的含水层来说，其给水度与孔隙度相差很大（哪个大）第一节、渗流的基本概念三、渗透压强与测压管高度在静水中有静水压强，动水中有动水压强，在地下水流中同样也有压强(动水压强)。水文地质学中称为渗透压强。渗透压强的大小可用水柱高度表示，该高度称为测压管高度(hn)，即P渗透压强，地下水的溶重。第一节、渗流的基本概念四、水头和水力坡度1、水头在水力学中总水头H为：P渗透压强，地下水的溶重。Z为位

5、置高度，动能修正系数，u为地下水的实际流速。上式中的第三项与第一、二项比较起来可以忽略不计。因此，在研究渗流时，可以认为地下水的总水头在数值上等于测压管水头，即第一节、渗流的基本概念四、水头和水力坡度1、水头在实用时不再区分总水头和测压管水头，统称为水头，用H表示。承压含水层的渗透压强、渗流水头潜水含水层的渗透压强、渗流水头第一节、渗流的基本概念四、水头和水力坡度1、水头例题1、多层含水层中同一地点不同深度设置的测压管量测的水头，下列哪个选项是正确的。A、不同深度量测的水头总是相等的B、浅含水层量测的水头恒高于深含水层量

6、测的水头C、浅含水层量测的水头恒高于深含水层量测的水头D、视水文地质条件而定。答案：D第一节、渗流的基本概念四、水头和水力坡度2、水力坡度地下水在渗透过程中，由于不断克服阻力而消耗机械能，出现水头损失。沿渗流方向单位渗透途径上的水头损失值叫水力坡度(J)，通常用导数形式表示，即：对于潜水，浸润曲线上某点的水力坡度即为该点处浸润曲线切线倾角的正弦。第一节、渗流的基本概念四、水头和水力坡度2、水力坡度对于承压水，当含水层水平或倾角不大时，水头线上某点切线倾角的正切值就是相应断面的水力坡度值。当水头线为直线时，线上各点处的水力

7、坡度值均相等，水力坡度可用下式表示：式中H1、H2分别为上、下游断面处的水头值；L为该二断面间的距离第一节、渗流的基本概念五、流线、等水头线和流网1、流线和迹线流线是表示同一时刻不同液流质点的连线，且各质点的渗透速度矢量均和该线相切。而迹线是表示某一液流质点在不同时间内作连续运动的轨迹。一般情况下，流线和迹线在空间是不同的二条线。当地下水呈稳定流动时，经过同一点的流线和迹线才是互相重合的。第一节、渗流的基本概念五、流线、等水头线和流网2、等水头线渗流场中水头值相等的点所构成的面叫等水头面（可以是平面，也可以是曲面）。等水头

8、面与平面或剖面的交线便是等水头线。由于等水头线上各点的水头值相同，渗透速度在等水头线方向上无分量，故等水头线与流线必正交。第一节、渗流的基本概念五、流线、等水头线和流网3、流网渗流场中由等水头线和流线所构成的正交网格称为流网。流网综合并形象地反映渗流场的特点，并可用来解决许多实际问题。3.1、徒手绘制流