2土的渗透性及有效应力原理教程.pptx

二 渗透问题及有效应力原理 千丈之堤，以蝼蚁之穴溃——《韩非子·喻老》 本章大纲 土的渗透定律 渗透系数的测定 土的渗透破坏 二维稳定渗流问题 有效应力原理 孔隙压力系数 1、土的渗透定律 如何量化土的渗透性 土的渗透机理 渗透性的量化 A q 总水头(total head) Darcy渗透性实验 i ~ v 粗粒土i ~ v曲线 细粒土i ~ v曲线 v i 区域一：层流区 区域二：过渡区 区域三：紊流区 关于渗透系数k 图解 水流 土颗粒级配 孔隙比 土的结构构造 封闭气体 水力梯度 V.S. 边坡坡度 高程 坡度 下滑力 水头 水力梯度 流速 例题 例题 例题 2、渗透系数的测定 室内渗透试验与工程渗透试验原理 成层土的渗透分析 常水头渗透试验(Darcy试验) 透水石 透水石 土样 L h 变水头渗透试验 透水石 透水石 土样 h0(t0) h(t) 竖向导水管 dh h1(t1) a A 现场抽水试验 成层土的等效渗透系数 成层土的等效渗透系数 算例 3层土： H1=H2=H3=1m kh1=kv1=0.01m/d；kh2=kv2=1m/d；kh3=kv3=100m/d 求：kh ；kv 水平等效渗透性由渗透性最大的土层决定 垂直等效渗透性由渗透性最小的土层决定 3、土的渗透破坏 渗透力的度量 渗透破坏的形式 渗透分析 T 渗透力推导 临界水力梯度 土的渗透破坏 破坏形式 流土 渗流作用下局部土体隆起,某一范围内的颗粒或颗粒群同时发生移动而流失，有突发性 管涌 在渗透作用下，土中细颗粒在粗颗粒所形成的孔隙通道中流失，形成贯通的渗流通道，渗流逐渐增大至破坏 基本特征 流土 i icr 有突发性 防治：上防渗、下减压、加盖重 管涌 无粘性土 Cu10，级配不连续 水力梯度过大（0.2~0.25） 防治：降低水力梯度、设反滤层 4、二维稳定渗流问题 掌握二维渗流、流网的绘制计算 了解其工程应用 二维渗流场连续方程 单元体渗流平衡分析 等势线与流线 等势线 流场中总水头均相等的点连成的线 流线 流场中与等势线垂直，表征各点渗流方向的线 流场中，等势线与流线处处正交（垂直） 流网的绘制 基本步骤 等势线ab，de 流线fg，bcd 平行流线 正交性绘制等势线 流网特征 流线与等势线正交 相邻等势线水头差相等 相邻流线流量相等 流网的工程应用 总水头 水力梯度 渗流量 5、有效应力原理 土与孔隙水承压的机理 什么是决定土体压缩变形的关键因素 水对土颗粒的作用机理 饱和土与常规材料受力有何不同？ 关心的介质——土骨架 关心的问题——土的变形与稳定 要做的——骨架和孔隙流体如何分担压力 Terzaghi（1936）——有效应力原理 有效应力分析 H1 As σs 有效应力原理（Terzaghi 1936） 土的任一平面总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分 土的变形及强度取决于有效应力 土的变形及强度取决于有效应力 土的变形机理 土颗粒间克服摩擦相对滑动 接触点处应力过大而破碎 土的强度机理 土颗粒间的粘聚力与摩擦力 孔隙水的作用 不能承受剪应力 思考： 哪种情况下土颗粒与海底的接触压力更大？ 有效应力应用分析 静水位降落地基沉降问题 有效应力应用分析 渗流对有效应力的影响 渗流向下（水土合算） 渗流向上 6、孔隙压力系数（了解） 孔压系数指土体在外荷载引起的孔隙压力增量与总应力增量的比值 加载条件的影响 孔压系数图解 等向围压孔压系数（B） 假定条件：土颗粒不可压缩 单轴施压孔压系数（A） 3 1 2 作业二 P68 计算题2-2、2-3、2-4 上交方式 下个周一交至班长处