第二章+渗透性与渗流(第三讲).ppt

2) 稳定渗流条件 2. 饱和土中孔隙水压力的计算 1) 静水条件 △H a a H1 H2 向下渗流时的应力分布 向上渗流时的应力分布 2.4 有效应力原理及应用 2) 稳定渗流条件 2. 饱和土中孔隙水压力的计算 1) 静水条件 稳定渗流条件下，有效应力原理恒成立； 渗透压力是引起孔隙水压力的原因之一，可使有效应力增大或减小。 2.4 有效应力原理及应用 2) 稳定渗流条件 2. 饱和土中孔隙水压力的计算 1) 静水条件 孔隙水压力 u = 压力水头hu x gw = (测管水头h – 位置水头hz) x gw H △H 0 0 li si 平面渗流条件 复杂渗流条件 流场中任意点的孔隙水压力计算： 2.4 有效应力原理及应用 三种成因的孔压 u 均不随时间而变化，孔压 u的大小及分布取决于三种压力的大小及分布。 对自重应力作用的情形，饱和土中孔隙水压力 u 可以由三种原因引起： ① 静水压力 ? 浮托作用，使 σz’减小； ② 毛细压力 ? 吸附作用， 使σz’增加； ③ 渗透压力 ? 拖曳作用，对σz’ 的影响与渗 透方向有关， 大小与水头差成正比。 H1 H2 △H a a H1 H2 △H a a 小结 2) 稳定渗流条件 2. 饱和土中孔隙水压力的计算 1) 静水条件 2.4 有效应力原理及应用 土的渗透性与渗透规律 ? 2-1 ? ? 2-2 ? 平面渗流与流网 ? 2-3 ? 渗透力与渗透变形 ? 2-4 ? 有效应力原理及应用 2 土的渗透性与渗流问题 复习 2. 渗透系数 1. 渗透规律 达西定律 适用条件 影响因素 确定方法 实际应用 成层地基 评价水在土中渗透规律，关键是要解决好两个问题： 1. 确定渗透系数k 2. 确定水力坡降 i 复习 4）实际应用 2）绘制方法 3）流网特点 1）基本要求 正交性； 各个网格的长宽比取c=1，即为曲边正方形； 在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。 与上下游水位变化无关， Δh=const； 等势线上各点测管水头H相等； 与k无关。 确定边界流线和首尾等势线→流线→等势线→反复修改，调整； 一个高精度的流网图，需经过多次的修改后才能完成。 本节要点：流网的绘制及应用 测管水头： =位置水头＋压力水头 水力坡降： 确定孔压： 确定流速： 确定流量： 压力水头 复习 3）平面渗流条件下的渗透力 复杂条件 总渗透力 J 大 小： j x 网格面积 方 向： 与流线一致 作用点： 形心 流网 2）受力分析 1. 渗透力 1）试验观察 H △H 0 0 li si 2） 渗透稳定 试验确定 公式计算 经验估计 允许水力坡降 （视土类及破坏类型而定） 实际水力坡降 （由流网求出） 流土：1.5～2.1（开始至破坏时间短） 管涌 ：稍小一些（开始至破坏历时长） 1） 基本类型 ： 2. 渗透变形 流土与管涌 土的渗透性与渗透规律 ? 2-1 ? ? 2-2 ? 平面渗流与流网 ? 2-3 ? 渗透力与渗透变形 讲授内容 ? 2-4 ? 有效应力原理及应用 土的渗透性与渗透规律 ?2-1 ? 1. 有效应力原理 饱和土 孔隙水 固体颗粒骨架 + 两相系 土有两个承担和传递力的系统：土骨架和孔隙流体； 饱和土是土骨架和孔隙水所组成的两相系； 作用在饱和土上的力由骨架和孔隙水共同承担； 由土骨架承担的力，主要是通过颗粒之间的接触点 传递的，称之为粒间作用力，记为Ps； 由孔隙水承担的力，一般仅是球应力。孔隙水所承 受的法向应力或者球应力可以通过彼此连通的孔隙 水传递，称之为孔隙水压力，记为u PS PS a a 2.4 有效应力原理及应用 总应力 ? 粒间传递的压力 + 孔隙水压力 饱和土的有效应力原理揭示了饱和土所承受的总应力、粒间传递的应力和孔隙水压力三者之间的关系。 1. 有效应力原理 a a PS PS u 2.4 有效应力原理及应用 ① 取单元体： 1）饱和土 a a PS PS 应力状态分析 定义：有效应力s’ 饱和土有效应力原理揭示了外力作用下土体中一点的总应力、有效压力和孔隙水压力三者之间的关系 1. 有效应力原理 ② 列平衡方程： 2.4 有效应力原理及应用 物理本质: a. 揭示了饱和土体内任一平面上作用的总应力是由有效应力和