土力学 第二章 土中水的运动规律资料ppt课件.ppt

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1、土中水的运动规律第二章土体中的渗流土颗粒土中水渗流土是一种碎散的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动水在土体孔隙中流动的现象称为渗流土具有被水等流体透过的性质称为土的渗透性§2.1概述第二章土中水的运动规律碎散性多孔介质三相体系孔隙流体流动渗流水在土体孔隙中流动的现象渗透性土体被水透过的性能渗透特性强度特性变形特性能量差§2.1概述第二章土中水的运动规律渗漏(渗流量问题)因渗透而引起的水量损失，影响闸坝蓄水等经济效益。如：坝、围堰、水库、集水建筑物等。渗透稳定(渗

2、透变形问题):土的稳定性受到渗流破坏，土体颗粒流失，关系工程成败。如：水工建筑物地基、挡水建筑物等。渗流控制问题：当渗流量或渗透变形不满足设计要求时，要研究如何采取工程措施进行渗流控制。土的渗透性研究主要包括以下三个方面渗流模型：1、不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主要流向；2、不考虑土体中颗粒的影响，认为孔隙和土粒所占的空间之和均为渗流所充满。§2.1概述第二章土中水的运动规律滑坡溃坝管涌§2.1概述渗流量渗透变形土石坝防渗斜墙及铺盖浸润线透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流第二章土中水的运动规律§2.1概述渗水压力渗流量渗透变

3、形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流第二章土中水的运动规律§2.1概述渗流量透水层不透水层天然水面水井渗流漏斗状潜水面Q第二章土中水的运动规律§2.1概述渗流量原地下水位渗流时地下水位渠道渗流第二章土中水的运动规律§2.1概述渗流滑坡渗流滑坡第二章土中水的运动规律§2.1概述渗流量渗透变形渗水压力渗流滑坡土的渗透性及渗透规律二维渗流及流网渗透力与渗透变形土坡稳定分析挡水建筑物集水建筑物引水结构物基坑等地下施工边坡渗流第二章土中水的运动规律水头与水力坡降土的渗透试验与达西定律渗透系数的测定及影响因素层状地基的等效渗透系数土的

4、渗透性与渗透规律渗流的驱动能量反映渗流特点的定律土的渗透性一维渗流计算第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律位置水头：到基准面的竖直距离，代表单位重量的液体从基准面算起所具有的位置势能压力水头：水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所具有的压力势能测管水头：测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单位重量液体的总势能在静止液体中各点的测管水头相等位置、压力和测管水头zA00ABu0pazB基准面静水第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律水流动的驱动力水往低处流水往高处“跑”

5、速度v压力u位置：使水流从位置势能高处流向位置势能低处流速：水具有的动能压力：水所具有的压力势能也可使水流发生流动第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律位置势能：mgz压力势能：00基准面质量m压力u流速vz动能：总能量：称为总水头，是水流动的驱动力单位重量水流的能量：水流动的驱动力-水头第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律渗流中的水头与水力坡降ABL透水层不透水层基坑板桩墙渗流为水体的流动，应满足液体流动的三大基本方程：连续性方程、能量方程、动量方程第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律

6、ABLhAzA基准面总水头：单位重量水体所具有的能量位置水头Z：水体的位置势能（任选基准面）压力水头u/w：水体的压力势能（u孔隙水压力）流速水头V2/(2g)：水体的动能（对渗流多处于层流≈0）渗流的总水头：渗流问题的水头也称测管水头，是渗流的总驱动能，渗流总是从水头高处流向水头低处第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律A点总水头：水力坡降ABLhAhBzAzBΔh基准面水力坡降线B点总水头：二点总水头差：反映了两点间水流由于摩阻力造成的能量损失水力坡降i：单位渗流长度上的水头损失第二章土中水的运动规律§2.2土的

7、渗透试验和达西定律§2.2土的渗透试验和达西定律一．Darcy定律二．Darcy定律的适用范围三．渗透试验简介水在土中渗透的基本规律四．影响渗透系数的因素第二章土的渗透性五．层状地基的等效渗透系数h1h2L§2.2土的渗透试验和达西定律一.Darcy定律Darcy定律: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。k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度单位：mm/s,cm/s,m/s,m/day水力坡降：第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律注意：AAvV：假想渗流

8、速度，土体试样全断面的平均渗流速度Vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度A>AvQ＝VA＝VsA第二章土中水的运动规律§2.2土的渗透试验和达西定律二.达西定律适用条件上限：粗粒土v>vcr①砾石类土中的渗流不符合达西定律②砂