土的渗透性与渗流ppt课件.ppt

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1、2.1概述2.2土的渗透规律2.3渗透力与渗透变形第二章土的渗透性与渗流水在压力差作用下流过土体孔隙的现象，称为渗流。土体具有的被水渗透通过（透水）的能力称为土的渗透性或透水性。土是一种三相物质组成的多孔介质，其大部分孔隙在空间互相连通。在饱和土中，水充满整个孔隙，当土中两点存在压力差时，土中水就会从压力较高（即能量较高）的位置向压力较低（即能量较低）的位置流动。2.1概述渗水压力扬压力渗流量渗透变形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流工地基坑塌方现场注：图片来源于互联网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渗流量原地下水位渗流时地下水位渠道渗流渗流滑坡渗流滑坡7

2、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2.2土的渗透规律水流动的驱动力水往低处流水往高处“跑”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

3、动力单位重量水流的能量：水流动的驱动力-水头ABLh1h2zAzBΔh00基准面水力坡降线总水头－单位重量水体所具有的能量z：位置水头u/γw：压力水头,u为孔隙水压力V2/(2g)：流速水头≈0A点总水头：B点总水头：总水头：水力坡降：水头差：测管水头一．渗流中的水头与水力坡降二.渗透试验与达西定律试验前提：层流Δh↑，Q↑A↑，Q↑L↑，Q↓断面平均流速水力坡降1.渗透试验试验结果试验装置：如图试验条件:h1，A（面积），L=const量测变量:V（总水量），T（时间）、h2Δh=h1-h2Q=V/TLAh1h2QQ透水石2.达西定律渗透定律在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡

4、降i的一次方成正比，并与土的性质有关。二.渗透试验与达西定律注意：AAvv：假想渗流速度，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＝vsAvk: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/day2.2.3渗透系数的测定及影响因素土渗透系数的大小可以综合反映土体渗透性的强弱，常作为判别土层透水性强弱的标准和选择坝体填筑料的依据，确定渗透系数的准确性直接影响渗流计算结果的正确性和渗流控制方案的合理性。测定土的渗透系数的方法有:室内试验测定方法现场试验测定方法：常水头试验

5、法变水头试验法井孔抽水试验法室内试验方法-常水头试验法试验条件:Δh，A，L=const量测变量:体积V，t适用土类：透水性较大的砂性土i=Δh/LV=Qt=vAtv=kihL土样AVQ室内试验方法-变水头试验法试验条件:Δh变化A，a，L=const量测变量:h，t适用土类：透水性较小的粘性土土样At=t1h1t=t2h2LQ水头测管开关a土样At=t1t=t2h1h2LQ水头测管开关在tt+dt时段内：入流量：dVe=-adh出流量：dVo=kiAdt=k(Δh/L)Adt连续性条件：dVe=dVo-adh=k(Δh/L)Adthdhtt+dt室内试验方法-变水

6、头试验法选择几组量测结果，计算相应的k，取平均值室内试验方法–小结常水头试验变水头试验条件已知测定公式取值Δh=constΔh变化Δh，A，LV，t重复试验后，取均值a，A，LΔh，t不同时段试验，取均值适用粗粒土粘性土野外测定方法－抽水试验和注水试验法优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数地下水位≈测压管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水层观察井A=2πrhi=dh/dr缺点：费用较高，耗时较长实验方法：理论依据：积分层状地基的等效渗透系数等效渗透系数确立各层土的ki根据渗流方向确定等效渗流系数天然土层多呈层状多个土层用假想单一土层置换，使得其总体的透水性不变3）成层

7、土的等效渗透系数hH1H2H3Hk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水层§2.2土的渗流性与渗透规律等效渗透系数:kx已知条件:qx=vxH=kxiHΣqix=ΣkiiiHi达西定律:等效条件:层状地基的水平等效渗透系数层状地基的垂直等效渗透系数§2.2土的渗流性与渗透规律H1H2H3Hhk1k2k3xzv承压水kzvi=ki(Δhi/Hi)已知条件:达西定律:等效条件:v=kz(Δh/H)等效渗透系数:4）影响渗透系数的主要因素（1）土的结