土中水的运动规律

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1、3土中水的运动规律重庆交通大学土力学与地基基础2006年9月2006年9月1重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系主要内容第一节土的毛细性（自学）第二节土的渗透性第三节流网及其应用（自学）第四节土在冻结过程中水分的迁移和积聚（自学）2006年9月2重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系3.1基本概念地下水(groundwater):出现在已经充分饱和了的土层和地质层组中的地下水位以下的水体（R.A.Freeze,J.A.Cherry,1979）或：地面下的岩土体中水位以下存在的水土中水的运动渗透、固结、毛细、渗附等渗流

2、（Seepage）：水在土体中的流动称为渗流。稳定渗流：渗流过程中土体内各点的水头不随时间变化不稳定渗流：又称瞬变流，渗流过程中水头和流量边界条件随时间变化，造成渗流状态是时间的函数2006年9月3重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系3.1基本概念工程中不稳定渗流问题饱和渗流/非饱和渗流土的固结作用造成的渗流入渗分析污染迁移分析2006年9月4重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系粘性土的中渗流轨迹2006年9月5重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系理想化的渗透模型真实渗流与渗流模型（流量、压力、阻力）真实流速和模型

3、平均流速v-渗流模型的平均流速q-渗流流量A-过水断面面积n－孔隙度2006年9月6重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系3.2基本定律层流渗流定律－达西定律2006年9月7重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系层流渗流定律－达西定律V在完全饱和的砂土中，水在压力差作用下呈层流运动（或渗流）时，服从线性渗透定律——达西定律(渗流速度与水力梯度呈正比）v——渗流速度；K——比例系数，称为渗透系数，cm/s或m/d；i——水力坡度，为水头损失H与渗透路径长度L之比I2006年9月8重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系io

4、—起始水力坡度vi0i层流渗流定律－达西定律（粘土）2006年9月9重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系三、土的渗透系数测定室内渗透试验常水头（砂土）变水头（粘土）野外抽水试验粗粒土的渗透系数常水头变水头2006年9月10重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系2006年9月11重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系3.3渗透变形与破坏渗透力（动水力）的计算流砂、管涌和临界水力坡度（水力梯度）近松散层开采水砂突涌问题2006年9月12重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系日本新泻1964年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震

5、的建筑物倾斜而未受损坏。2006年9月13重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系加州沃森维尔附近的野外涌沙2006年9月14重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系唐山地震造成的喷水冒砂区分布图2006年9月15重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系2006年9月16重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系2006年9月17重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系hh1h2AAL总渗透力（Seepageforce）wh1A=wh2A+JJ=wh1A-wh2A=w（h1-h2）A=whA2006年9月18重庆交通大学河

6、海学院岩土与地质工程系总渗透力（Seepageforce）wh1A=wh2A+JJ=wh1A-wh2A=w（h1-h2）A=whA单位体积的渗透力j=J/AL=whA/AL=wI2006年9月19重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系j=wij——渗透力，KN/m3；i——水力坡度；w——水的重度，KN/m3渗透力为体积力2006年9月20重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系动水压力的危害－流砂（土）向上的渗透力j=Wh土体向下的压力’h2j=Wh=’h2时，颗粒间的有效应力减少为0，即发

7、生所谓流砂或管涌现象。’=Wh/h2=WIcrhh1h22006年9月21重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系Icr—临界水力坡度与流沙Icr=’/w=（Gs-1）（1-n）=（Gs-1）/（1+e）允许水力坡度临界水力坡度除以安全系数m[I]=Icr/KK安全系数，一般取2.0-2.52006年9月22重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系渗透破坏之管涌管涌：是单个土颗粒在渗透作用下独立移动的现象。管涌一般发生在不均粒系数较大的砂砾层中，它既可以发生在地下水逸出段，又可能发生于土体内部粗粒骨架的孔隙中。当

8、坝基土体的粗粒孔隙中携走的细颗粒含量较少时，并不影响坝体的稳定。而当坝基的细粒物质被渗流从粗粒孔隙中携走后，形成管道状孔洞，土体的结构和强度遭到破坏，造成地面塌陷时，即会危及坝体安全。这种管涌称之为发展型管涌，将会造成严重危害。2006年9月23重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系顶分层采后，采底分层放顶煤4.4m，累计采厚8.8m时，垮落带高度达到24.0