土的渗透性及渗流1ppt课件

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1、第3章 土的浸透性及渗流第二章回想n1.假设某砂土的天然孔隙比与其能到达的最大孔隙比相等，那么该土n (A)处于最疏松形状 (B)处于中等密实形状 (C)处于最密实形状n2.饱和土的组成为：n(A)固相(B)固相液相n(C)固相液相气相(D)液相n3.在土的三相比例目的中，三项根本的实验目的是()、()、()。它们分别可以采用()法、()法和()法测定。n4.所谓土的含水量，是指：n(A)水的质量与土体总质量比 (B)水的体积与孔隙体积之比(C)水的质量与土体中固体部分质量之比n5.以下土的物理性质目的中，反映土密实程度的是:n(A)土的重度 (B)孔隙比 (C)干重度 (D)土粒比重。n6.

2、决议无黏性土工程性质的好坏是无粘性土的 ，它是用目的 或 来衡量。n7.粘粒含量越多，颗粒粒径越()。比外表积越 ，亲水性越，结合水含量越 ，塑性指数Ip 越 。n8.黏性土的液性指数的正负、大小表征黏性土的 形状，IL1.0为 形状，IL 0为 形状。n9.以下目的的 与无黏性土无关。nA孔隙比(B)液性指数C最大孔隙比n D含水量 E灵敏度n10.关于塑限的正确说法包括 。nA土体由塑性形状转为流动形状的界限含水量；nB土体由半固态转为塑性形状的界限含水量;nC普通用wp表示nD普通用wL表示n11.稠度界限阿太堡界限的定义为。nA粘性土随含水量的变化从固态变为半固态时的界限含水率；B粘性

3、土的含水量与粘粒含量的比值；C粘性土随含水量的变化从半固态变为可塑形状时的界限含水率；D粘性土随含水量的变化从一种形状变为另一种形状时的界限含水率。n12.某黏性土的塑性指数IP19，该土的称号为()。n(A)粉土 (B)粉质黏土 (C)黏土 (D)砂本讲内容n第3章 土的浸透性及渗流n3.1 概述n3.2 土的浸透性n3.3 土中二维渗流及流网n3.4 浸透破坏与控制3.1 概述下游下游上游上游土坝蓄水后水透土坝蓄水后水透过坝身流向下游过坝身流向下游基坑开挖时，基坑开挖时，地下水向基坑地下水向基坑内流动内流动 支护构造支护构造不 透 水 层不 透 水 层一、工程背景一、工程背景二、根本概念二

4、、根本概念n水透过土体孔隙的景象称为浸透 n土具有被水透过的性能称为土的浸透性n水在土体孔隙中流动的景象称为渗流n土的浸透性研讨包括三个方面：n1渗流量问题；n2浸透破坏问题；长江水灾，基坑坍塌n3渗流控制问题。堤坝防渗墙、基坑防渗下水管漏水所致基坑坍塌成都成都“楼歪歪楼歪歪-临近基坑开挖事故临近基坑开挖事故合肥“楼歪歪-临近基坑开挖事故3.2 土的浸透性n3.2.1 渗流根本概念n渗流模型：层流(a)(a)水在土孔隙中的水在土孔隙中的运动运动(b)(b)渗流模型渗流模型水在土孔隙中的运动轨迹与渗流模型水在土孔隙中的运动轨迹与渗流模型3.2.2 土的层流浸透定律一、达西浸透定律一、达西浸透定律

5、18551855年法国学者年法国学者DarcyDarcy对砂对砂土的浸透性进展研讨土的浸透性进展研讨结论：结论：水在土中的浸透速度水在土中的浸透速度与试样的水力梯度成与试样的水力梯度成正比正比v=ki达西定律水力梯度，即沿渗流方向水力梯度，即沿渗流方向单位间隔的水头损失单位间隔的水头损失 hilD D=浸透系数浸透系数二、达西浸透定律适用范围二、达西浸透定律适用范围讨论：讨论：砂土的浸透速度与水力梯度砂土的浸透速度与水力梯度呈线性关系呈线性关系 密实的粘土，需求抑制结合水密实的粘土，需求抑制结合水的粘滞阻力后才干发生浸透的粘滞阻力后才干发生浸透;同同时浸透系数与水力梯度的规律时浸透系数与水力梯

6、度的规律还偏离达西定律而呈非线性关还偏离达西定律而呈非线性关系系 ib起始水起始水力梯度力梯度虚直线简化虚直线简化达西定律适用于层流，达西定律适用于层流，不适用于紊流砾类不适用于紊流砾类土和巨粒土土和巨粒土v=kiivO O砂土砂土0iv密实粘土密实粘土bvk ii=3.2.3 浸透系数的测定 n浸透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的重要力学性质目的。浸透系数的测定可以分为现场实验和室内实验两大类。n1.室内实验：n常水头实验：适用于透水性强的无粘性土n变水头实验：适用于透水性弱的粘性土。常水头法无粘性土n常水头法就是在整个实验过程中，水头坚持不变，实验安装如图 n用量筒和秒表测出某一时辰t

7、内流经试样的水量Q，即可求出流过土体的流量，再根据达西定律求解khtAQLkD=3-11h变水头法粘性土n粘性土，浸透系数小，流经水量少n 变水头法在整个实验过程中，水头是随着时间而变化的1212ln3 12haLkaA tth=a-细玻璃管截面积 A-土样截面积 2.现场测定法3-14tQq=3.影响浸透系数的要素 影响浸透系数的要素很多，诸如土的种类、级配、孔隙比及水的温度等。(自学)课堂练习题课堂练习题 n设变水头实验时，黏土试样的截面积为A30cm2，厚度为L4cm；浸透仪玻璃管的内径为d0.4cm，实验开场时，水位差为h1160 cm，经时段7min 25s后，观测得到水头差为h21

8、45 cm，试求试样的浸透系数。解：n知面积A30 cm2。渗径长度L4cm，玻璃管的内径截面积为a=0.126cm2。nh1160 cm，h2145 cm，nt10，t2760+25445s。12126ln0.126 4160ln3.71 10 cm/s30 445145haLkA tth=3.3 土中二维渗流和流网3.3.1 二维渗流方程 一维渗流可用达西定律进展计算，而实践工程中，渗流是二维或三维的，这时达西定律需用微分方式表达，然后根据边境条件求解。当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改动时，这种渗流称为稳定渗流。稳定渗流场中的二维渗流方程称为拉普拉斯方程3-26，引进边境条件可求解

9、。自学求解方法有多种，常用的为图解法绘制流网3.3.2 流网特征与绘制n流网是两组彼此正交的曲线，一组称为等势线各点水头相等，另一组称为流线表示渗流的方向，等势线和流线交错在一同构成的网格叫流网典型流网分析接近坝底，流线密集，水力梯度大，浸透速度大远离坝底，流线稀疏，水力梯度小，浸透速度小流槽正交流网特征n流线与等势线彼此正交n相邻等势线间的水头损失相等n各流槽的渗流量相等3.4 浸透破坏与控制渗流土体内部应力形状变化土体的部分稳定问题土体的整体稳定问题管涌、流土等水库塌岸岸坡、土坝倒塌3.4.1 渗流力水在土中流动能量耗费力图拖曳土粒水头损失浸透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力称为渗流力浸透

10、力、动水压力wJi=渗流力是一种体积力3.4.2-3 浸透变形的方式n流土n管涌临界水力梯度临界水力梯度当h增大到某一数值时，向上的渗流力抑制了重力，土体就要发生浮起，俗称流土。此时的水力梯度就称为临界水力梯度，用icr表示wcrcrwiiJJVVJVW=00即：衡条件分析土骨架隔离体的平s1111 11swscrdedidne=3-43流土管涌n指在浸透水流的作用下，土中的颗粒被水流逐渐带走，最终导致土体内构成贯穿的渗流管道，呵斥土体坍塌的景象。普通粘性土只会发生流土，而不会发生管涌，属于非管涌土无粘性土中粗颗粒构成的孔隙直径大于细颗粒的直径时，才能够让细颗粒在其中挪动，这是发生管涌的必要条

11、件湖南望城湘江大堤管涌管涌管涌的治理反滤层反滤层：反滤层是由2-4层颗粒大小不同的砂、碎石或卵石等资料做成的，顺着水流的方向颗粒逐渐增大，任一层的颗粒都不允许穿过相邻较粗一层的孔隙。设置反滤层后浸透水流出时就带不走堤坝体或地基中的土壤，从而防止管涌和流土的发生。管涌的治理反滤围井管涌的治理减压围井减压围井又称养水盆，是在堤坝背水坡脚附近险情处运用土袋抢筑围井，抬高井内水位，减小水头差，降低浸透压力，减小水力坡降，制止渗水夹带泥沙，破坏土层，以稳定管涌险情。小 结n了解土中水的运动规律，熟习浸透系数的测定方法n了解浸透力，浸透变形，流网的概念，流砂、管涌的构成机理和治理措施 下一讲内容n第4章 土中应力 n4.1 概述n4.2 土中自重应力n4.3 基底压力作 业n3-1n3-4n3-6n3-9