土力学第二章-清华大学于玉贞-2015.ppt

* 1. 基本类型 流土与管涌的比较 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，可发生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局部滑动等 现象 位置 土类 历时 后果 土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动 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粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口 二. 渗透变形 §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 * 2. 形成条件 Fs: 安全系数1.5～2.0 二. 渗透变形 [ i ] : 允许坡降 i icr : i = icr : i icr : 土体处于稳定状态 土体发生流土破坏 土体处于临界状态 流土 工程判断： §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 无压重时： 按有效应力判断，见第三章 有压重时： * 较均匀土 （Cu≤10） 二.渗透变形 2. 形成条件 管涌 几何条件 水力条件 一般发生在无粘性土中 级配 孔隙及细粒 判定 非管涌土 粗粒形成的孔隙通道小于细粒径 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 几何条件 P(%) lgd 骨架 充填料 P 5 3 d5 d3 §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 * 水力条件：i icr 5 10 15 20 25 30 35 40 2.0 1.5 1.0 0.5 0 icr Cu 流土 过渡 管涌 二. 渗透变形 2. 形成条件 Cu 20时, icr =0.25-0.30 [i]=0.10-0.15 苏联： 中国： 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 §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 * 3. 防治措施 增大抵抗力：下游增加透水盖重 二.渗透变形 防治流土 土石坝 防渗斜墙及铺盖 浸润线 透水层 不透水层 减小渗透力：上游延长渗径； 下游减小水压 防治管涌 改善几何条件：设反滤层等 改善水力条件：减小渗透坡降 §2.3 渗透力与渗透变形 §2 土的渗透性和渗流问题 * 小结 工程实例 渗流问题 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 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 平面渗流的基本方程及求解 流网的绘制及应用 渗透力： 概念与计算 渗透变形： 类型，条件，防治 §2 土的渗透性和渗流问题 * §2.2 平面渗流与流网 Δh Δh恒定 t足够长 稳定渗流 h=h(x,z), v=v(x,z) 对单宽dy=1，取一微小单元dx, dz 与y、t无关 §2 土的渗透性和渗流问题 x z ⊥y各断面几何物理条件相同 平面渗流 打盹指数：0 * Laplace方程 （基本方程） 连续性条件 达西定律 流线方程 假定kx=kz §2 土的渗透性和渗流问题 §2.2 平面渗流与流网 流线描述 水头描述 势函数的基本方程 流函数的基本方程 势函数 流函数 共轭调和，等值线正交 求解（流网） 边界条件 基本要求 绘制方法 主要特点 实际应用 * §2.2 平面渗流与流网 连续性条件 §2 土的渗透性和渗流问题 一. 平面渗流的基本方程及求解 1. 基本方程 水头描述 * §2.2 平面渗流与流网 连续性条件 达西定律 Laplace方程 描述渗流场内部的测管水头的分布，是平面稳定渗流的基本方程式之一 §2 土的渗透性和渗流问题 假定 kx=kz 水头描述 φ=-kh： 势函数等价于水头 一. 平面渗流的基本方程及求解 1. 基本方程 * §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 1. 基本方程 流线描述 一. 平面渗流的基本方程及求解 x z ψ ψ+dψ dq 同一条流线上，流函数的值为常数，流线不能相交 两条流线流函数的差值等于其间通过的流量 vx vz dz -dx (x,z) 流线与流速的关系 全微分存在的条件 流线与流量的关系 * §2.2 平面渗流与流网 §2 土的渗透性和渗流问题 一. 平面渗流的基本方程及求解 流线描述 1. 基本方程 Laplace方程 1）势函数和流函数均满足拉普拉斯方程 2）势函