同济大学土力学02.pdf

第二章 土中水的运动规律 本章内容 §2.1 土中渗流理论 §2.2 土中渗流的作用力及渗透变形 主讲教师：同济大学李镜培 第一节 土中渗流理论 一. 渗透的工程背景 渗透(流):在水位差作用下，水透过土体孔隙发生流动的现象。 上游 浸润线 堤坝 土坝蓄水后水透 工程 下游 过坝身流向下游 流线 等势线 隧道开挖时，地 隧道 H 下水向隧道流动 工程 主讲教师：同济大学李镜培 闸基 闸基 上图是水利工程中的闸基，在上游水位压力差的作用下，水将从上 游河底进入闸基地基，沿地基土中的孔隙渗向下游，再从下游河床逸出。 主讲教师：同济大学李镜培 基坑 工程 基坑工程 上图为软土地基深基坑施工时常用的防渗、护壁围护结 构，在开挖基坑的过程中，通常是基坑外土层中的地下水位高 于基坑内水位而形成水头差，地下水将通过坑外土层绕过板桩 渗入坑内。 主讲教师：同济大学李镜培 ＊典型事故 典型事故  2003年7 月1 日凌晨发生的上海轨道交通4 号线塌方事故， 直接经济损失1.5亿元左右 ，3栋建筑物严重倾斜，黄浦江 防汛墙局部塌陷并引发管涌。  事故发生段为地铁董家渡段的两条隧道之间的一条狭小 连接通道，即旁通道，靠黄浦江260 米处。  事故发生原因：  （1）竖井与旁通道的开挖顺序错误；  （2）冷冻设备出现故障导致温度回升；  （3）地下承压水导致喷沙。  三方面不利因素遇在一起，最终导致了事故的发生。 主讲教师：同济大学李镜培 主讲教师：同济大学李镜培 主讲教师：同济大学李镜培 主讲教师：同济大学李镜培 二、渗透模型 • 实际土体中的渗流 仅是流经土粒间的孔隙, 由于土体孔隙的形状、 大小及分布极为复杂,导 致渗流水质点的运动轨 迹很不规则,如右图所示。 主讲教师：同济大学李镜培 渗流模型  对渗流作如下二方面的简化： • 一是不考虑渗流路径的迂回曲 折，只分析它的主要流向； • 二是不考虑土体中颗粒的影响， 认为孔隙和土粒所占的空间之总 和均为渗流所充满。 渗流模型