第二章-土的性质及工程分类预案.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 比萨 斜塔 * * * * * * 例题：变水头渗透试验中，黏土试样的截面积30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管内径D为0.4cm，试验开始时的水位差为145cm，经8分钟后观测的水位差为100cm，试求土的渗透系数。 解：根据《土工试验方法标准》， 渗透仪的截面积A=?D2/4= ?*0.42/4=0.1256cm2 渗透系数 =1.29*10-5cm/s k = 2.3*（a*L/A*t）㏒（△h1/△h2） 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 1. 测定方法 三. 渗透系数的测定及影响因素 地下水位≈测压管水面 井 抽水量Q r1 r r2 dh dr h1 h h2 不透水层 观察井 A=2πrh i=dh/dr 缺点：费用较高，耗时较长 实验方法： 理论依据： 土的渗透性与渗透规律 2.6 土的渗透性和渗流问题 积分 2.影响因素 粒径大小及级配 孔隙比 矿物成分 结构 三. 渗透系数的测定及影响因素 饱和度（含气量） 水的动力粘滞系数 土的渗透性与渗透规律 2.6 土的渗透性和渗流问题 流网的绘制及应用 流 网——渗流场中的两族相互正交曲线——等势线和流线所形成的网络状曲线簇。 流 线——水质点运动的轨迹线。 等势线——测管水头相同的点之连线 。 流网法——通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。 H △h 0 2.6 土的渗透性和渗流问题 平面渗流与流网 A B C D l s H △h 0 0 l s 二.流网的绘制及应用 绘制方法 一个高精度的流网图，需经过多次的修改后才能完成。 根据渗流场的边界条件 确定边界流线和首尾等势线 正交性 曲边正方形 初步绘制流网 流线→等势线→反复修改，调整 精度较高的流网图 工具：铅笔＋橡皮 2.6 土的渗透性和渗流问题 平面渗流与流网 二.流网的绘制及应用 H △h 0 l s l s 2.6 土的渗透性和渗流问题 平面渗流与流网 对于各向同性的渗透介质， 流网具有下列特征： （1）流线与等势线彼此正交； （2）每个网格的长宽比为常数； （3）相邻等势线间的水头损失相等； （4）各流槽的渗流量相等。 测管水头 h 实际应用 确定孔压 确定流速 确定流量 二.流网的绘制及应用 水力坡降 H △h 0 l s l s M: 流道数 ΔH= Δh/N: 相邻等势线间的水头损失 2.6 土的渗透性和渗流问题 平面渗流与流网 一. 渗透力 1、试验观察 渗透变形 渗透力 二.渗透变形（渗透破坏） 2、物理本质 3、计算方法 土水整体分析 土水隔离分析 渗流力与渗透变形 2.6 土的渗透性和渗流问题 一. 渗透力 1、试验观察 Δh=0 静水中，土骨架会受到浮力作用。 Δh0 水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。 渗透力 j ——渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 渗流力与渗透变形 2.6 土的渗透性和渗流问题 基本类型 二.渗透变形（渗透破坏） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 渗流力与渗透变形 2.6 土的渗透性和渗流问题 粘性土k1k2 砂性土k2 坝体 1. 基本类型 二.渗透变形（渗透破坏） 流土 在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象 渗流 原因： 渗流力与渗透变形 2.6 土的渗透性和渗流问题 1. 基本类型 管涌 原因： 内因—— 有足够多的粗颗粒形成大于细粒径的孔隙通道 外因——渗透力足够大 在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。 管涌 管涌破坏 二.渗透变形（渗透破坏） 渗流力与渗透变形 2.6 土的渗透性和渗流问题 1. 基本类型 流土与管涌的比较 流土 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