[工学]第三章渗透.ppt

§3.2土的渗透性 一、 基本概念 土的渗透性及渗流 第三章 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 第一节概述 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 渗水压力 渗流量 渗透变形 板桩围护下的基坑渗流 透水层 不透水层 基坑 板桩墙 渗流量 水井渗流 透水层 不透水层 天然水面 漏斗状潜水面 Q 渗流滑坡 渗流滑坡 0 0 水头 A B za ha hb 水头差 ?h 水力梯度 二、 土的层流渗透定律 断面平均流速 水力坡降 1.渗透试验 试验结果 §3.2土的渗透性 2. 达西定律 注意： A Av 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 3、适用条件 i v o vcr i v o i0 层流（线性流） 两种特例 粘性土： 致密的粘土 ii0, v=k(i - i0 ) 二. 渗透试验与渗透系数 室内试验测定方法 野外试验测定方法 常水头试验法 变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验 1. 测定方法 室内试验方法1—常水头试验法 结果整理 i=Δh/L V=Qt=vAt v=ki 适用土类：透水性较大的砂性土 室内试验方法2—变水头试验法 dVe= - adh dVo=kiAdt=k (h/L)Adt dVe=dVo 流入量： 流出量： 连续性条件： -adh =k (h/L)Adt t t+ dt 野外测定方法－抽水试验和注水试验法 抽水量Q r1 r r2 dh dr h1 h h2 不透水层 观察井 A=2πrh i=dh/dr 实验方法： 理论依据： 2.影响因素 粒径大小及级配 孔隙比 矿物成分 结构 水的动力粘滞系数 饱和度（含气量） —对k影响很大，封闭气泡 H1 H2 H3 H Δh k1 k2 k3 x z q1x q3x q2x L 3.层状地基的等效渗透系数 1 1 2 2 不透水层 水平渗流 条件: 等效渗透系数: qx=vxH=kxiH Σqix=ΣkiiiHi H1 H2 H3 H Δh k1 k2 k3 x z 竖直渗流: v 承压水 条件: 等效渗透系数: vi = ki (Δhi/Hi) §3.3 土中二维渗流与流网 Laplace方程 一. 二维渗流的基本方程 连续性条件 假定： Δh恒定 稳定渗流 h=h(x,z), v=v(x,z) 取单宽： dy=1 与时间无关 达西定律 平面渗流的基本方程 Δh 1. 基本方程 连续性条件 达西定律 假定 Laplace方程 2. 求解方法 确定渗流场内各点的测管水头h的分布 基本方程 边界条件 定解条件 二.流网特征及应用 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。 H △h 0 1、流网的特征 1. 正交性：流线与等势线必须正交 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. 相邻等势线之间的水头损失相等 4。各个流槽的渗流量相等。 相邻等势线的水都损失△ h 实际应用 确定流速 确定流量 水力坡降 H △H 0 l s l s §3.4 渗透破坏与控制 一. 渗透力 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 土粒 渗 流 j 渗透力的性质 物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力 j = γwi 大小： 方向：与渗流方向一致 作用对象：土骨架 基本类型 二.渗透变形（渗透破坏） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 管涌 管涌