第二章土力学.ppt

§2.7渗流力、流沙和潜蚀的危害及防治（二）?2.7.2流沙流沙现象?在水下单位体积土的有效重力为：W??sat??w??当土粒所受的动水压力等于或大于土的有效重力Gd??w?i??产生流沙?土颗粒间的有效接触力为零，土粒呈悬浮状态，并随渗流水一起流动上涌，表土层变得象液体一样，完全失去抗剪强度，地层遭到破坏。§2.7渗流力、流沙和潜蚀的危害及防治（三）?流沙形成的条件?水动力条件产生流沙临界状态：流沙临界水力梯度：?颗粒级配Gd??w?i????icr??(ds?1)(1?n)?w不均匀系数Cu10，孔隙率n较大，细粒填料（d2mm）大于30~35%，土质疏松、透水快，易发生流沙。第2章土的渗透性及渗流2.1土的渗透性及举例2.3地下水的运动方式和判别2.5渗透系数2.7渗流力、流沙和潜蚀的危害及防治2.2土的水理性质2.4达西定律及其适用范围2.6二维渗流及流网应用2.8渗流情况下的有效应力和孔隙水压力§2.1土的渗透性及举例河滩路堤下的渗流2020/3/28§2.1土的渗透性及举例?土是具有连续的介质?“土中的水并非处于静止不变的状态，而是运动着的”?渗透：在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象。?渗透性：土具有被水透过的性质。?主要内容?水在土体中的渗透规律?渗透过程中土体的变形?在渗流作用下的有效应力和孔隙水压力渗透的危害?渗漏问题：造成水量的损失，影响工程效益。?渗透变形：将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水工建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。?渗流控制问题：当渗流量和渗透变形不能满足设计要求时，要采用工程措施加以控制。§2.2土的水理性质（一）?土的水理性质：土体在水的作用及其变化的条件下，产生土的物理、力学状态及性质的变化以及对工程的影响。这里主要讨论以下的两方面问题：??土的毛细水性质土的冻胀§2.2土的水理性质（二）?2.2.1土的毛细水性质?毛细现象土中水在表面张力作用下沿着细小孔隙向上或其它方向移动的现象。土能够产生毛细现象的性质称为土的毛细性。?工程影响路基冻害、地下室潮湿、沼泽化和盐渍化等。?毛细水最大上升高度理论：hmax=4σ/dγw汉森经验公式：hc=C/ed10?毛细压力（毛细粘聚力）在土粒接触面上由于空气和水分界面产生的表面张力。§2.2土的水理性质（三）?2.2.2土的冻胀融陷特性?冻胀：未冻结区水分不断向冻结区迁移和积聚，使冰晶体不断扩大，土层中形成冰夹层，土体发生隆起。?融陷：土层解冻时，土中积聚的冰晶体融化，土体随之下陷。?冻融对工程影响路基隆起，柔性路面鼓包、开裂，刚性路面错缝、折断，房屋、桥梁、涵管下沉或不均匀沉降等。?影响冻胀的因素?土：毛细水现象严重的细粒土，如：粉砂、粉土、粉质黏土。?水：冻结区附近地下水位较高，分有开敞型、封闭型冻胀。?温度：气温缓慢下降，持续时间较长。§2.3地下水的运动方式和判别（一）?2.3.1地下水运动的基本方式?按地下水的流线形态流线：在渗流方向上，同一时刻不同水质点的连线形层流：流线互相平行、水流平稳、流速均匀湍流（紊流）：流线不规则、旋涡?按水流特征随时间的变化状况稳定流运动：地下水任一质点的流速、流向、水位、水压等特征要素不随时间而改变非稳定流运动：地下水任一质点的流速、流向、水位、水压等特征要素随时间而改变?按水流在空间上的分布状况一维、二维、三维流动§2.3地下水的运动方式和判别（二）?2.3.2地下水运动方式的判别临界雷诺数Re：运动流体的惯性力和粘滞力的比值（无量纲）。作用：划分层流和紊流的定量界限。?圆管中水的流动R?de?s?明渠中水的流动?水流夹带泥沙?在土的孔隙中水的流动几个重要的概念水的渗流是由水头势能驱动，从水头高（势能大）的地方流向水头低（势能小）的地方。1、各种水头概念及水力坡降水头(waterhead)：单位重量水体所具有的能量。渗流中一2点的总水头h可用下式表示：uvz—位置水头u?h=z+