第二章土中水的运动规律ppt课件.ppt

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1、《土质学与土力学》第三章：土中水的运动规律☆概述☆第一节土的毛细性☆第二节达西定律☆第二节渗透力与渗透变形分布在土粒内部相互贯通的孔隙可以看成许多形状不一、直径互异、彼此连通的毛细管土中毛细现象毛细性概述渗透性孔隙水在水头差作用下渗透：水透过土体孔隙的现象渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性造成水量损失，影响工程效益引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故本章将主要讨论土的毛细性；水在土体中的渗透性及渗透规律。概述实例Teton坝位于美国Idaho州Teton河上，是一座防

2、洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。土质肥心墙坝。最大坝高126.5m。概述Teton坝概况：土坝，高90m，长1000m，建于1972-75年，1976年6月失事损失：直接8000万美元，起诉5500起，2.5亿美元，死14人，受灾2.5万人，60万亩土地，32公里铁路原因：渗透破坏－水力劈裂实例概述Teton坝1976年6月5日上午10:30左右，下游坝面有水渗出并带出泥土。实例概述Teton坝11：00左右洞口不断扩大并向坝顶靠近，泥水流量增加实例概述Teton坝11:30洞口继续向上扩大，泥水冲蚀了坝基，主洞的上

3、方又出现一渗水洞。流出的泥水开始冲击坝趾处的设施。实例11：50左右洞口扩大加速，泥水对坝基的冲蚀更加剧烈。Teton坝概述实例概述11:57坝坡坍塌，泥水狂泻而下Teton坝实例概述洪水扫过下游谷底，附近所有设施被彻底摧毁Teton坝实例Teton大坝破坏过程示意图第一节：土的毛细性毛细现象：土中水在表面张力的作用下，沿着细的孔隙向上及向其它方向移动的想象。工程影响引起路基冻害引起地下室潮湿引起沼泽化和盐渍化一、土层中的毛细水带1、正常毛细水带2、毛细网状水带3、毛细悬挂水带二、毛细水上升高度及上升速度分析对象:水柱π

4、r2hcγw=2πrσcosα上升高度:毛细升高与孔径成反比三、毛细水压力分析对象:水膜对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力土的渗透性孔隙水（主要是重力水）在多孔介质中运动的规律（1）土中水渗透的基本规律（2）影响土渗透性的一些因素（3）动水力及流砂现象第二节：达西定律1856年法国学者达西砂土的渗透性进行研究结论：水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比v=Ki达西定律水力梯度，即沿渗流方向单位距离的水头损失达西定律讨论砂土呈线性关系密实粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才渗透;同时还偏离达西定律而呈非线性关系起始水力

5、坡降达西定律适用于层流，不适用于紊流v=kiivO砂土J00iv密实粘土虚直线简化二、土的渗透系数1、实验室测定（1）常水头（2）变水头常水头法适用于透水性强的无粘性土。（2）变水头变水头法适用于透水性弱的粘性土2、现场测定法三、成层土的渗透系数四、影响土的渗透性的因素1、土的粒度成分及矿物成分2、结合水膜厚度3、土的结构、构造4、水的粘滞度第三节渗透力与渗透变形渗流所引起的稳定问题：（1）土体局部稳定问题，又称渗透变形问题（2）整体稳定问题。渗透力（动水力）的概念单位体积土体中土颗粒上的力水在土体中流动时，将会引起水头

6、的损失。这种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力图拖曳土粒而消耗能量的结果。1、动水力公式2、流砂现象和管涌基本类型流砂管涌形成条件防治措施流砂与管涌的比较流砂土体局部范围的颗粒同时发生移动管涌只发生在水流渗出的表层只要渗透力足够大，可发生在任何土中破坏过程短导致下游坡面产生局部滑动等现象位置土类历时后果土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动可发生于土体内部和渗流溢出处一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土破坏过程相对较长导致结构发生塌陷或溃口形成条件流砂管涌的形成较为复杂，和动水力大小、颗粒级配有关3、渗流工程问题

7、(1)地下水的浮托作用地下水对水位以下的土体产生静水压力和浮托力，并对建筑物基础产生浮托力(2)地下水的潜蚀作用在施工降水等活动过程中产生水头差，在渗透力作用下，将细颗粒冲走，破坏土的结构。通常产生于粉细砂、粉土地层中渗流工程问题(3)流砂在施工中能造成大量土体流动，使地表塌陷或地基破坏，影响建筑工程的稳定。通常易在粉细砂和粉土地层中产生，在地下水位以下的基坑开挖、埋设地下管道、打井等工程活动中常出现(4)基坑突涌当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚度，隔水层经受不住承压水头压力，就会冲毁基坑底板，这种现

8、象称为基坑突涌4.防渗处理措施1)水工建筑物渗流处理措施原则：“上堵下疏”①垂直截渗延长渗径，降低水力坡度，若能完全截断透水层，防渗效果更好。截渗墙、帷幕灌浆、板桩等1)水工建筑物渗流处理措施②设置水平铺盖上游设置水平铺盖，与坝体防渗体连接，延长了水流渗透路径粘土铺盖1)水工建筑物渗流处理措施③设置反滤层通畅水流，保