土力学与基础工程课件作者务新超魏明1-4章节第二章节.pptVIP

土中水的运动规律 第二章 《土力学与基础工程》电子教案 制作：务新超 学习目标与要求 （1）掌握达西定律及其适用条件、渗透系数K的物理意义;理解各种土体中的渗透规律；了解渗透流速与实际流速的关系。 （2）掌握渗透试验方法和适用条件；理解渗透系数的影响因素及各种土体K的取值范围；了解成层土的渗透系数的计算。 （3）掌握渗透力的概念和计算，渗透变形的基本形式及产生条件；理解渗透变形的判别方法及其防治措施；了解孔隙水应力与有效应力的概念。 §2 土中水的运动规律 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、气等流体透过的性质 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 土中水的运动规律 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 土中水的运动规律 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 板桩围护下的基坑渗流 §2 土中水的运动规律 概述 渗流量 透水层 不透水层 天然水面 水井渗流 漏斗状潜水面 Q §2 土中水的运动规律 概述 渗流量 原地下水位 渗流时地下水位 渠道渗流 §2 土中水的运动规律 概述 渗流滑坡 渗流滑坡 §2 土中水的运动规律 概述 渗流量 渗透变形 渗水压力 渗流滑坡 土的渗透性及渗透规律 二维渗流及流网 渗透力与渗透变形 扬压力 土坡稳定分析 挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 基坑等地下施工 边坡渗流 §2.1 土的毛细性 第二章 土中水的运动规律 §2.3 渗透力与渗透变形 §2.2 达西定律 一、土层中的毛细水带 土层中由毛细水所湿润的范围称为毛细水带。根据毛细水带的形成条件和分布状况，可分为三种，即正常毛细水带、毛细网状水带和毛细悬挂水带 二、毛细水压力 若毛细管内水柱上升到最大高度hmax，根据平衡条件知道管壁与弯液面水分子间引力的合力S等于水的表面张力σ，若S与管壁间的夹角为θ，则作用在毛细水柱上的上举力P为P=S•2πrcosθ=2πrσcosθ 毛细管内上升水柱的重力G为： G=γωπr2hmax 碎石类土，无毛细作用；砂性土，hmax=0.2~0.3m；粉性土，hmax=0.9~1.5m；而粘性土的hmax不及粉性土，上升速度也较慢。对于粉砂、粉土和粉质粘土等，毛细现象较显著，毛细水上升高度大，上升速度快。 估算毛细水上升高度的经验公式 §2 土中水的运动规律 一．达西定律的表达式与适用条件 A B L §2.2达西定律 h1 h2 zA zB Δh 0 0 基准面 水力坡降线 总水头－单位质量水体所具有的能量 z：位置水头 u/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0 A点总水头： B点总水头： 总水头： 水力坡降： 一．达西定律的表达式与适用条件 渗透定律 在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。 注意： A Av V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度 V′：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度 A Av Q＝VA ＝ V′Av k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度 单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day V＜V′= V/n 一．达西定律的表达式与适用条件 粗粒土： ①砾石类土中的渗流不符合达西定律 ②砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/s i v o vcr i v o i0 层流（线性流） ——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土 两种特例 粘性土： 致密的粘土 ii0, v=k(i - i0 ) 第二章 土中水的运动规律 §2.2 土的毛细性 §2.3 渗透力与渗透变形 §2.2 达西定律 二. 渗透系数的测定方法 室内试验测定方法 野外试验测定方法 §2.2 达西定律 常水头试验法 变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验 §2.2 渗透系数的测定 二. 渗透系数的测定方法 试验前提：层流 Δh↑，Q↑ A↑，Q↑ L↑， Q↓ 断面平均流速 水力坡降 1.渗透试验 §2 土中水的运动规律 试验结果 试验装置：如图 试验条件: h1，A，L=const 量测变量: h2，V，T Δh=h1-h2 Q=V/T §2.2渗透系数的测定 室内试验方法1—常水头试验法 二. 测定方法 结果整理 试验装置：如图 试验条件: Δh，A，L=const 量测变量: V，t i=Δh/L V=Qt=vAt v=ki 适用土类：透水性较大的砂性土 二. 测定方法 室内试验方法2