[工学]土力学及基础工程2-土的基本物理性质及工程分类.ppt

第二章 土的物理性质及工程分类 土的组成与土的结构 土的物理性质指标 土的物理状态指标 土的渗透及渗流 土的动力特性 地基土(岩)的工程分类 §2.1 土的物理性质概述 §2.2 土的组成及土的结构 一、土的固相 矿物成分取决于母岩的矿物成分和风化作用 ◆原生矿物：由岩石经过物理风化形成，其矿物成分与母岩 相同 例：石英、云母、长石等 特征：矿物成分的性质较稳定，组成的土无粘性、 透水性较大、压缩性较低 ◆次生矿物：岩石经化学风化后所形成的新的矿物，其成分 与母岩不相同 例：粘土矿物有高岭石、伊利石、蒙脱石等 特征：性质较不稳定，具有较强亲水性，遇水易膨胀 颗粒粒径级配曲线 筛分法 比重计法 二、土中的水 二、土中的水 三、土中气体 四、土的结构 五、土的构造 §2.3 土的物理性质指标 一、土的三相图  第二章 土的物理性质及工程分类 土的组成与土的结构 土的物理性质指标 土的物理状态指标 土的渗透及渗流 土的动力特性 地基土(岩)的工程分类 §2.3 土的物理性质指标 一、土的三相图 三、换算指标(6) 四、指标间的换算 五、例题分析 三、例题分析 §2.5 土的渗透及渗流 达西定律 渗透系数 渗透力与渗透变形 渗流工程问题与处理措施 - 流土，管涌 土的渗透问题概述 一、达西定律 达西定律 二、渗透系数 影响渗透系数的因数 三、渗透力与渗透变形 1、渗透力和临界水力坡降 2、例题分析 【例】某土坝地基土的比重ds=2.68，孔隙比e=0.82，下游渗流出口处经计算水力坡降i为0.2，若取安全系数Fs为2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏。 3、渗透变形 四、渗流工程问题与处理措施 1、渗流工程问题 2、防渗处理措施 二、填土的击实特性 第二章 土的物理性质及工程分类 土的组成与土的结构 土的物理性质指标 土的物理状态指标 土的渗透及渗流 土的动力特性 地基土(岩)的工程分类 三、例题分析 【例】某砂土试样,试验测定土粒相对密度ds=2.7,含水量ω=9.43%,天然密度ρ=1.66g/cm3。已知砂样最密实状态时称得干砂质量ms1=1.62kg,最疏松状态时称得干砂质量ms2=1.45kg。求此砂土的相对密度Dr,并判断砂土所处的密实状态 【解答】 砂土在天然状态下的孔隙比 砂土最小孔隙比 砂土最大孔隙比 相对密实度 ∈（1/3,2/3] 中密状态 浸润线 流线 等势线 下游 上游 土坝蓄水后水透过坝身流向下游 H 隧道开挖时，地下水向隧道内流动 在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透 1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究 结论： 水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比 v=ki 达西定律 水力梯度，即沿渗流方向单位距离的水头损失 时间t内流出的水量 （1）土粒大小与级配 细粒含量愈多，土的渗透性愈小。 （2）土的密实度 （3）水的动力粘滞系数 同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小。 动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小，土的渗透系数则愈大。 （4）土中封闭气体含量 土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。 ?T、?20分别为T℃和20℃时水的动力粘滞系数，可查表 （1）渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的力 h 2 h1 h2 1 L 沿水流方向放置两个测压管，测压管水面高差h 水流流经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为h 土粒对水流的阻力应为 土样面积 根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反 渗流作用于单位土体的力 说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对土体稳定性有显著的影响 a b c 渗透力方向与重力一致，促使土体压密、强度提高，有利于土体稳定 渗流方向近乎水平，使土粒产生向下游移动的趋势，对稳定不利 渗流力与重力方向相反，当渗透力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出 （2）临界水力坡降——使土体开始发生渗透变形的水力坡降 G J 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降即为临界水力坡降 或 在工