第二章 土的渗透性和渗流问题.ppt

一. 平面渗流的基本方程及求解 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 ①与kx, kz无关　 ②满足它的是两个共轭调合函数 ——势函数和流函数 连续性条件 达西定律 假定 Laplace方程 特点 描述渗流场内部的测管水头的分布，是平面稳定渗流的基本方程式 1. 基本方程 一. 平面渗流的基本方程及求解 2. 求解方法 确定渗流场内各点的测管水头h的分布 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 基本方程 边界条件 定解条件 一. 平面渗流的基本方程及求解 2. 求解方法 解析方法 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 试验比拟方法 （电比拟方法） 数值方法 图解法 流网——近似求解方法 适用于边界条件简单的情况 通解：两个共轭调和函数 势函数Φ(x,z) 流函数Ψ(x,z) 等势线 流线 相互正交 边界条件 特定解 差分法、有限元方法，精度高，应用愈来愈广泛 利用渗流场和电场均服从Laplace方程这一特点，按一定比例制作模型，用电场中的等势线和流线来模拟渗流场中的等势线和流线，以达到确定渗流场中渗流要素的目的。 理论基础： 解析法的结果 二.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。 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 H △h 0 基本要求 1. 正交性：流线与等势线必须正交 二.流网的绘制及应用 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 H △h 0 l s l s 2. 各个网格的长宽比c应为常数。取c=1，即为曲边正方形 3. 在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。 A B C D l s H △h 0 0 l s 二.流网的绘制及应用 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 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 流网特点 与上下游水位变化无关 Δh=const； 与k无关； 等势线上各点测管水头h相等。 二.流网的绘制及应用 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 H △h 0 l s l s 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 §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 水力坡降 H △h 0 l s l s §2.1 土的渗透性与渗透规律 第二章 土的渗透性和渗流问题 §2.2 平面渗流与流网 §2.3 渗透力与渗透变形 §2.3 渗透力与渗透变形 一. 渗透力 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。 §2 土的渗透性和渗流问题 渗透变形 渗透力 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b §2.3 渗透力与渗透变形 一. 渗透力 §2 土的渗透性和渗流问题 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 土粒 渗 流 j §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 一. 渗透力 h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b P2 W P1 R 静水中的土体 A=1 W = Lγsat＝L(γ’ + γw) P1 = γwhw P2 = γwh2 R = ? R + P2 = W + P1 R + γwh2 = L(γ’ + γw) + γwhw R = γ’L 土水整体分析 土的渗透性和渗流问题 第二章 §2 土的渗透性和渗流问题 碎散性 多孔介质 三相体系 孔隙流体流动 渗流 水、气等在土体孔隙中流动的现象 渗透性 土具有被水、气等液体透过的性质 渗透特性 强度特性 变形特性 非饱和土的渗透性 饱和土的渗透性 概述 能量差 §2 土的渗透性和渗流问题 概述 渗流量 渗透变形 土石坝 防渗斜墙及铺盖 浸润线 透水层 不透水层 土石坝坝基坝身渗流 §2 土的渗透性和渗流问题 概述 渗水压力 扬压力 渗流量 渗透变形 透水层 不透水层 基坑 板桩墙 板桩围护下