土力学(第3章).ppt

第三章土的渗透性及渗流第三章土的渗透性及渗流第三章土的渗透性及渗流第三章土的渗透性及渗流水头的大小随选取的基准面不同而不同；第三章土的渗透性及渗流解：水力梯度：由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。
著名的达西(Darcy)渗透定律：

渗透速度：

或渗流量为：

讨论：例题3-2两种土，土样1位于土样2的上部，长度都是20cm，总水头损失40cm，土样1渗透系数为0.03cm/s，土样2水力坡降为0.5。求土样2的渗透系数和土样1的水力坡降。渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。

渗透系数测定方法可分为室内渗透试验和现场试验两大类。
第三章土的渗透性及渗流第三章土的渗透性及渗流常水头渗透试验装置土样的截面积A，高度为L
储水管截面积为a
试验开始储水管水头为h1
经过时间t后降为h
时间dt内水头降低dh，水量为：
dQ=-adh
另外
dQ=kiAdt=k(h/L)Adt流入和流出相等：
adh=k(h/L)Adt变水头渗透试验装置第三章土的渗透性及渗流抽水量为Q
观测孔距离分别为rl和r2，水位高度h1和h2
r处水面高度h，过水断面A＝2rh图3-9抽水试验两边积分：例3-3设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位差为160cm，经时段15分钟后，观察得水位差为52cm，试验时的水温为30℃，试求试样的渗透系数。第三章土的渗透性及渗流第三章土的渗透性及渗流天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。1.水平渗透系数2.垂直渗透系数第三章土的渗透性及渗流水在土体中流动时，将会引起水头的损失。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。
渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压力。（a）水土整体（b）土骨架（c）水h渗流作用于单位土体的力验证渗流力存在的流土试验：
当容器B提升到一定高度，容
器A与容器B内水位差达到一
定值时，可以看到砂面出现沸
腾那样的景象，这种现象称为
流土或浮冲、砂沸。流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。它主要发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中。（突发性）通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为临界水力梯度或抗渗梯度。在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数Fs(2～3)，作为允许水力坡降[i]。设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降[i]内第三章土的渗透性及渗流流砂现象的防治原则：减小或消除水头差:采用明沟排水和井点降水的方法人工降低地下水位沿坑壁打入板桩，它一方面可以加固坑壁，同时增加了地下水的渗流路径，减小水力坡降管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。它主要发生在砂砾土中。（渐进性）
土可细分为：管涌型土；过渡型土；流土型土。管涌发生条件：多发生在砂性土。其特征是颗粒大小差别大，缺少某种粒径，孔隙直径大且相互连通。流土与管涌的判别——渗透变形的形式与土的类别、颗粒级配以及水力条件等因素有关砂垫层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，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲毁基坑底板，这种现象称为基坑突涌EndofChapter3