土的渗透性及渗流.pptVIP

渗透力-受力分析§3.4渗透力与渗透变形截面积

A=1WW=L?sat＝L(??+?w)P1=?whwP2=?wh1R=?R+P2=W+P1R+?wh1=L(??+?w)+?whwR=??L-?w?h土水整体受力分析-渗流h1Δhh200hwL土样滤网贮水器ab§3.4渗透力与渗透变形渗透力-受力分析R=??L-?w?h土水整体受力分析-对比h1Δhh200hwL土样滤网贮水器ab静水中的土体渗流中的土体向上渗流存在时，滤网支持力减少R=??L减少的部分由谁承担？总渗透力：J=?w?h渗透力j：单位土体内土骨架所受到的渗流的作用力j=J/V=?w?h/L=?wi渗透力-受力分析向上渗流存在时，滤网支持力减少。当滤网支持力为零时的水力坡降称为临界水力梯度icr，它是土体开始发生流土破坏时的水力梯度：§3.4渗透力与渗透变形渗透力-受力分析R=??L-?w?h=0临界水力梯度h1Δhh200hwL土样滤网贮水器abicr=?h/L=??/?w由于icr取决于土的物理性质渗透力-受力分析=+WW?Ww土水=土骨架+孔隙水JRJ?P1P2P1P2R土水隔离受力分析§3.4渗透力与渗透变形渗透力-受力分析R=??L-?w?h土骨架受力分析：有效重量：W?=L??总渗透力：J=Lj滤网的反力：R孔隙水受力分析：水压力：P1=?whwP2=?wh1总渗透力：J?=J水重+浮力反力：

Ww=Vv?w+Vs?w=L?w孔隙水受力平衡j=?wi土骨架受力平衡物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的作用力，它是一种体积力大小：j=?wi方向：与水力坡降方向一致作用对象：土骨架013.4渗透力与渗透变形02渗透力的性质土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工建筑物发生破坏的常见类型基本类型：管涌流土接触流土接触冲刷渗透变形123单一土层渗透变形的两种基本型式43.4渗透力与渗透变形§3.4渗透力与渗透变形渗透变形-流土流土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土，只要水力坡降达到一定的大小，都可发生流土破坏粘性土k1k2砂性土k2坝体渗流原因：与土的密实度有关§2.4渗透力与渗透变形坝体渗透变形–管涌原因内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙外因：渗透力足够大在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道渗流过程演示1.在渗透水流作用下，细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失2.孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗颗粒也相继被水带走3.形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷3.4渗透力与渗透变形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3.4渗透力与渗透变形Fs:安全系数1.5~2.0[i]:允许坡降流土可能性的判别i=icr:土体处于临界状态iicr:土体发生流土破坏工程设计：01iicr:土体处于稳定状态在自下而上的渗流逸出处，任何土，包括粘性土和无粘性土，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降这一水力条件，均要发生流土：02§3.4渗透力与渗透变形土是否会发生管涌，取决于土的性质：粘性土（分散性土例外）属于非管涌土无粘性土中发生管涌必须具备相应的几何条件和水力条件管涌可能性的判别3.4渗透力与渗透变形较均匀土（Cu?10）几何条件水力条件无粘性土管涌的判别级配孔隙及细粒判定非管涌土粗颗粒形成的孔隙小于细颗粒不均匀土（Cu10）不连续连续d0=0.25d20细粒含量35%