课件-土的渗透及有效应力原理讲述.ppt

因为公式推导中采用的是土样的整个断面积，其中包括了土粒骨架所占的部分面积在内。土粒本身是不能透水的，故真实的过水面积Av应小于A，从而实际平均流速认应大于v。一般称v 为假想渗流速度v与vs的关系可通过水流连续原理建立: 根据需要采用不同的六十度 * * 水的性质对渗透系数k 值的影响主要是由于粘滞度不同所引起。温度高时，水的粘滞性降低， k值变大：反之k值变小。 * * * * 土的渗透及有效应力原理 土的渗透定律 渗透系数及其确定方法 饱和土中的应力和有效应力原理 渗透变形及防治措施 主要内容 土的渗透定律 当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动。 渗 流：在水头差作用线，水透过土孔隙的现象。 渗透性：土允许水等液体透过的性质。 渗透研究的内容： 1. 渗流量。 2. 渗透变形(渗透破坏) 3. 渗流控制 水头：按照伯努里方程，液流中一点的总水头由三部分组成： 1. 位置水头 z 2. 压力水头 u/?w 3. 流速水头 v2/2g 水头及水力坡降 1. 水头 为了研究的方便，用水头的概念来表征水的能量。 由于土中渗流阻力大，流速 v 在一般情况下都很小，可以忽略。 h=z + u/?w +v2/2g 水力坡降 : i=?h/L i 称为水力坡降，L为两点间的渗流路径。 其物理意义：单位渗流长度上的水头损失 2.水力坡降 总水头表达式 土的渗透定律 达西定律 达西根据对不同尺寸的圆筒和不同类型及长度的土样所进行的试验发现，渗出量Q与圆筒断面积A和水力坡降i成正比，且与土的透水性质有关。即 写成等式为： 上式称为达西定律。 式中，v－断面平均渗透速度，单位mm/s或m/day； k－反映土的透水性能的比例系数，称为土的渗透系数。它相当于水力 坡降i＝1时的渗透速度，故其量纲与流速相同，mm/s或m/day。 土的渗透定律 注意：渗流流速v并不是土孔隙中水的实际平均流速。 定义实际平均渗流速度为vs，也称渗透流速 达西定律的适用范围 达西定律是描述层流状态下渗透流速与水头损失关系的规律，即渗流速度v与水力坡降i成线性关系只适用于层流范围。在土木工程中，绝大多数渗流，无论是发生砂土中或一般的粘性土中，均介于层流范围，故达西定律均可适用 A Av q＝VA ＝ VsAv 为了研究的方便，渗流计算中均采用假想的平均流速，即渗流速度 Vs是否是真实的流速？ 土的渗透定律 影响渗透系数的因素 (1)土的粒度成分(粒径大小与级配)和矿物成分的影响； (2)土的结构； (3)土中气体的影响； (4)渗透水的性质对渗透系数的影响 蜂窝结构 絮状结构 密实状态 疏松状态 渗透系数及其确定方法 k（cm/s） 土类 透水性评价 102 10 1.0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 很好 均匀砂 裂隙粘土 好 砂砾混合 风化粘土 很细砂 粉土 带夹层粘土 不好 几乎不透水 均匀粘土 表3-2 渗透系数 k 的一般范围 渗透系数及其确定方法 渗透系数的测定 渗透系数k是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。不同种类的土，k 值差别很大。因此，准确地测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。 (1)渗透系数的测定方法 渗透系数的测定方法主要分实验室内测定和野外现场测定两大类。 实验室测定法 目前在实验室中测定渗透系数k的试验方法很多，但从试验原理上大体可分为常水头法和变水头法两种。 现场测定法 现场研究场地的渗透性，进行渗透系数k值测定时，常用现场并孔抽水试验或井孔注水试验的方法。 渗透系数及其确定方法 常用于粗粒土，如粗、中砂和砾石等渗透系数大于10-4cm/s的土的渗透系数测定。其仪器设备简图见图3-5（70型渗透仪）。 为保证试样的饱和，试样首先宜真空饱和，试验用水为脱气水。记录一定时间间隔 t 的渗流量 Q，并用下式计算渗透系数：