土力学全部1.ppt

土是固、液、气组成的的三相体，土中水并非静止 不动，而是运动着。土的运动形式很多，例如： 1）重力作用下，地下水的流动（土的渗透性） 2）土中附加应力作用下孔隙水的挤出（土的固结） 3）表面张力作用下，土的毛细现象； 4）土颗粒的分子引力作用下结合水的运动，冻结时的土中水分的移动； 非饱和土的渗透性与上的饱和度关系很大，问题较复杂，实用性也较小，本章主 要研究饱和土的渗透性。 70型渗透仪 南55渗透仪 流土 管涌 管涌 2、管涌型土的临界水力梯度 （二）土的临界水力梯度 二、渗透变形 3-5 渗流力及渗透稳定性 （1）临界水力梯度与不均匀系数的关系 3、临界水力梯度的试验资料 5 10 15 20 25 30 35 40 1.5 1.0 0.5 0 icr Cu 流土 过渡 管涌 （二）土的临界水力梯度 二、渗透变形 3-5 渗流力及渗透稳定性 （2）临界水力梯度与细料含量的关系 3、临界水力梯度的试验资料 （二）土的临界水力梯度 二、渗透变形 3-5 渗流力及渗透稳定性 （3）临界水力梯度与渗透系数的关系 对于不均匀的土，如果透水性强，抵抗渗透变形的能力就差；如果透水性弱，抵抗渗透变形的能力就强。 3、临界水力梯度的试验资料 （二）土的临界水力梯度 二、渗透变形 3-5 渗流力及渗透稳定性 （1）减小水力梯度； （2）在渗流逸出处加盖压重或设反滤层，或在建筑物下游设置减压井、减压沟等，使渗透水流有畅通的出路。 （三）防止渗透变形的措施 二、渗透变形 3-5 渗流力及渗透稳定性 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 一、饱和土体中的孔隙水应力和有效应力 把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力。 把孔隙水应力和有效应力之和称为总应力。 FS FS NS NS 把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，常以u表示。 A： Aw： As： 土单元的截面积 颗粒接触点的截面积 孔隙水的截面积 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 一、饱和土体中的孔隙水应力和有效应力 a a 当总应力保持不变时，孔隙水应力与有效应力可以相互转化，即孔隙水应力减小（增大）等于有效应力的等量增大（减小）。 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 一、饱和土体中的孔隙水应力和有效应力 二、在静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力 h2 h1 粘土层 γsat 水 γw 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 地下水位下降引起σ增大的部分 h1 h2 σ′=σ-u u=γwh2 u=γwh2 地下水位下降会引起σ增大，土会产生压缩，这是城市抽水引起地面沉降的一个主要原因。 二、在静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 （一）渗流方向由上向下 hw h h2 h1 砂层，排水 粘土层 γsat 水 γw 三、在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 （二）渗流方向由下向上 h hw h2 h1 砂层，承压水 粘土层 γsat 水 γw 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 三、在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力 （二）渗流方向由下向上 h hw h2 h1 砂层，承压水 粘土层 γsat 水 γw 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 三、在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力 静水条件和渗流情况下的应力比较 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 hw h 砂层 粘土层 γsat 水 γw h2 h1 h hw 流网绘出以后，渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管中的水柱高度(或称压力水头）乘以水的重度得到。 四、根据流网确定孔隙水应力 当计算点位于下游静水位以下时，按照测压管中水柱高度算出的孔隙水应力是由两部分组成的：其一是由下游静水位产生的孔隙水应力，通常将这一部分孔隙水应力称为静孔隙水应力；其二是由渗流所引起的，即超过静水位的那一部分测压管水柱所产生的孔隙水应力,通常将这一部分孔隙水应力称为超静孔隙水应力。 注意：土体的超静孔隙水应力 除可由渗流产生以外，荷载 （动的或静的）也能够在土体 内引起超静孔隙水应力。 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力 【例题3－3】如图所示，若地基上的土粒比重Gs为2.68，孔隙率n为38.0％， 试求： （1）a点的孔隙水应力和有效应力；（2）渗流逸出处1－2是否会发生