土的渗透性和渗流问题.ppt

取C点所在面为零势面，则：A点： 测管水头：hA=6m， 孔隙水压力：uA=huAγw=20kPa， 总应力：σA=hwγw=20kPa， 有效应力：σA=σA-uA=0；B点： 测管水头：hA=6.75m， 孔隙水压力：uB=huBγw=47.5kPa， 总应力：σB=hwγw+2×γsat=60kPa， 有效应力：σB=σB-uB=12.5kPa；C点： 测管水头：hC=7.5m， 孔隙水压力：uC=huCγw=75kPa， 总应力：σA=hwγw+4×γsat=100kPa， 有效应力：σC=σC-uC=25kPa。第53页,共54页，2024年2月25日，星期天*感谢大家观看第54页,共54页，2024年2月25日，星期天**各种水头的概念请同学们回顾一下流体力学的内容。**粒径大于2mm的颗粒含量超过了全重的50%**因此，在测量渗透系数时一定要注明试样的饱和度。**也就是水平渗流的等效渗透系数kx是各土层渗透系数按厚度的加权平均。xzΔhΔh不透水层不透水层k1q1xH1k2q2xH2k3q3xH3HHkxLL1.水平渗流(a)原型示意图(b)等效图图2-7层状土的水平渗流情况第21页,共54页，2024年2月25日，星期天当水平渗流通过层状地基时有下面两个特点：（1）各层土的水力坡降与等效土层的平均水力坡降i相等。（2）（等效土层的）总渗流量等于各层土的渗透量之和，即qx=Σqix ∵qix=kiiHiqx=kxiH ∴kx·i·H== 即：(2-10)*第22页,共54页，2024年2月25日，星期天2.垂直渗流承压水(a)原型示意图(b)等效图图2-8层状土的垂直渗流情况Δh3Δh2Δh1Δhk1k2k3H1H2H3kzΔhHH第23页,共54页，2024年2月25日，星期天其特点有：（1）通过各层土的流量与等效土层的流量均相同，即：qz=q1z=q2z=q3z=?????，v=v1=v2=v3=??????（2）流经等效土层的水头损失等于各土层的水头损失之和，即：Δh=Δh1+Δh2+Δh3+?????=Σhi第24页,共54页，2024年2月25日，星期天利用达西定律，并结合条件（1）得：再利用条件（2），容易得到：，从而：(2-11)第25页,共54页，2024年2月25日，星期天3.例子与讨论 已知：H1=H2=H3=1m，k1=0.01cm/s，k2=0.1cm/s，k3=1cm/s，求kx、kz。 解：kx=(k1H1+k2H2+k3H3)/H=(0.01+0.1+1)/3=0.37cm/skz===0.027cm/s计算表明：沿层渗流的等效渗透系数kx主要由渗透系数k最大的土层控制，垂直渗流的等效渗透系数kz主要由渗透系数最小的土层控制，因此，kx恒大于kz。因此，在实际工程问题中，确定等效渗透系数时，一定要注意渗透水流的方向。第26页,共54页，2024年2月25日，星期天2.2流网在渗流中的作用第一节讲的均是一些边界条件简单的一维渗流问题，它们可以直接利用达西定律进行渗流计算。但在工程中遇到的问题，大多属于边界条件复杂的二维或三维渗流问题，如基坑开挖时的板桩护坡渗流和土坝坝身的渗流问题，其流线都是弯曲的，不能视为一维渗流。此时，达西定律需用微分形式来表达。为了分析和计算这类渗流问题，就需要求出各点的测管水头，渗透水力坡降和渗流速度，而且许多情况下，这类问题可简化为二维问题。第27页,共54页，2024年2月25日，星期天对平面渗流问题，有： (2-12)对于各向同性的均质土kx=kz，(2-12)还可变为： (2-13)它