第3章土中水的运动规律.ppt

第3章 土中水的运动规律 3.1 概述 3.2 土的渗透性与渗透规律 3.3 渗透力与渗透变形 渗透力 临界水力坡降 渗透变形（渗透破坏） 土工结构及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工结构发生破坏的常见类型 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形 基本类型 流土 管涌 形成条件 防治措施 流土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。 黏性土k1k2 砂性土k2 坝体 渗流 原因： 与土的密实度有关 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－流土 Fs: 安全系数1.5~2.0 [ i ] : 允许坡降 i icr :土体处于稳定状态 i = icr :土体处于临界状态 i icr :土体发生流土破坏 工程设计： 在自下而上的渗流逸出处，任何类型的土，只要满足水力坡降大于临界水力坡降这一水力条件，均要发生流土： 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－流土可能性的判别 坝体 原因 内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙 外因：渗透力足够大 在渗流作用下，一定级配的无黏性土中的细小颗粒，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 渗流 过程演示 1. 在渗透水流作用下，细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失 2. 孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也相继被水带走 3. 形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－管涌 土是否会发生管涌，取决于土的性质： 黏性土属于非管涌土 无黏性土中发生管涌必须具备相应的 几何条件（内因）和水力条件（外因） 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－管涌可能性的判别 较均匀土 （Cu?10） 几何条件 水力条件 无黏性土管涌的判别 级配 孔隙及细粒 判定 非管涌土 粗颗粒形成的 孔隙小于细颗粒 不均 匀土 （Cu10） 不连续 连续 d0=0.25d20 细粒含量35% 细粒含量25% 细粒含量=25-35% d0 d3 d0 d5 d0 = d3-d5 管涌土 过渡型土 非管涌土 非管涌土 管涌土 过渡型土 P(%) lgd 骨架 充填料 发生管涌的必要条件：粗颗粒所构成的孔隙直径大于细颗粒直径 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－管涌可能性的判别 几何条件 水力条件 无黏性土管涌的判别 渗透力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动－可用管涌临界水力坡降表示 0 5 10 15 20 25 30 35 1.5 1.0 0.5 0 icr Cu 流土 过渡 管涌 水力坡降 级配连续土 级配不连续土 破坏坡降 icr 0.20-0.40 0.1-0.3 允许坡降 [i] 0.15-0.25 0.1-0.2 伊斯托敏娜（苏） 中国学者 Cu 20时, icr =0.25-0.30， 考虑安全系数后：  [i]=0.10-0.15 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－管涌可能性的判别 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，可发生在任何类型的土中 破坏过程短 导致基坑基底隆起等 现象 位置 土类 历时 后果 土体内细颗粒在粗颗粒形成的孔隙通道内移动 可发生于土体内部和渗流溢出处 一般发生在特定级配的无黏性土或分散性黏土中 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口 3.3 渗透力与渗透变形 流土与管涌的比较 渗透变形 透水层 不透水层 防渗体 坝体 浸润线 减小i：延长渗径 减小水头差 增大[i]： 下游增加透水 盖重 改善几何条件：设反滤层等 改善水力条件：减小水力坡降 防治流土 防治管涌 3.3 渗透力与渗透变形 渗透变形－防治措施 工程实例 渗流问题 土的渗透性及渗透规律 渗透力与渗透变形 渗流中的水头与水力坡降 渗透试验与达西定律 渗透系数的测定及影响因素 层状地基的等效渗透系数 渗透力：物理意义、大小、 方向、作用对象 渗透变形：类型、条件、防治 小结 第3章 土中水的运动规律 3.1 概述 3.2 土的渗透性与渗透规律 3.3 渗透力与渗透变形 第3章完 下次课内容： 第3章的重点： 第1章 绪论 第2章 土的物理性质与工程分类 第3章 土中水的运动规律 第4章 土体中的应力计算 第5章 土的变形与地基的沉降 第6章 土的抗剪强度 第7章 挡土结构上的土压力 第8章 地基的承载力 第9章 土坡稳