第2章渗流与渗透性.ppt

影响渗透系数的因数 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 2.4 渗透破坏与控制 例题1 如土所示，在长为10cm、面积8cm2的圆筒内装满砂土。经测定粉砂的ds=2.65，e=0.90, 筒下端与管相连，管内水位高出筒5cm（固定不变），水流自下而下通过试样后溢流出去。试求（1）渗流力的大小，判别是否会产生流砂现象；（2）临界水力梯度值。 土样 10cm 5cm 解（1） 因为Jγ’，所以不会发生流砂。 (2) 例题2 某土石坝坝基表层土的平均渗透系数为K1=10-5cm/s，其下的土层渗透系数为K2=10-3cm/s ，坝下游各段的孔隙率如表所列，设计抗渗透变形的安全系数采用1.75，请指出下列（）选项项段为实测水力坡降（水力梯度）大于容许渗透比降的土层分段。 0.48 0.545 2.7 Ⅳ 0.41 0.524 2.72 Ⅲ 0.43 0.535 2.7 Ⅱ 0.42 0.524 2.7 Ⅰ 容许渗透 比降 实测水力 坡降i 表层土的 孔隙率n 表层土相对密度ds 地基土层 分段 (2005年岩土工程师专业考试试题) (A) Ⅰ段； （B）Ⅱ； （C）Ⅲ； （D） Ⅳ 解：计算Ⅰ段的临界水力坡降： 容许水力坡降： 计算Ⅳ段的临界水力坡降： 容许水力坡降： 答案：（D）正确 Ⅱ、Ⅲ段计算同上。 渗流的边界条件 1）地下水下的不透水边界为流线； 2）水下的透水边界上总水头相等，所以为一条等势线； 3）水平的地下水位为一等势线； 4）浸润线及下游出流线上压力水头为0，只有位置水头，它们也是流线。 * 流网必须满足的基本条件： ①流线和等势线必须正交； ②每个网格的长宽比为定值。 流网具有的性质： ①任意两相邻等势线间的水头损失相等； ②任意两相邻流线间的渗流量相等。 早期解决渗流问题的手段：解析解、流网、电模拟 2.3 二维渗流与流网 2.3.2 流网的绘制和应用 * 均质土坝流网 等势线 ≠ 等压线 h=z+p/γ 浸润线 ?流线+等压线 出溢区 ?等压线 2.3 二维渗流与流网 * 流网的绘制和应用 h为总水头差，Nd为等势线落差数 Δq为相邻两条等势线之间的水头损失： q为总流量， Nf为流道数 Δq为流网中任意两相邻流线间的单宽流量 * 流网的绘制和应用 单位时间内渗流水的体积 Δl为任一网格的平均流线长度 Δs为同一网格的平均等势线长度。 当取Δl=Δs时 * 流网的绘制——板桩墙 板桩墙入土深度6.0m，不透水层埋深8.6m。上游水位高4.5m，下游水位为0.50m。 AB、CD是等势线 基准面设在下游水位，CD上的总水头为零，AB上的总水头为4.0m。 BEC和FG都是流线，其他流线则存在于BEC和FG之间的区域内。 * 流网的绘制——板桩墙 AB线上近板桩墙附近的H点流线HJ，该曲线与AB、CD线正交，并平缓地绕过墙底。 在流线BEC和HJ之间作多条等势线，使这些等势线与该两条流线正交，形成一组曲边正方形。 从AB线上的第二个点(K)开始作流线KL，并将已有的等势线延长。这些等势线也必须与该流线正交。 重复上述步骤，直至到达边界FG。 * 流网的绘制——板桩墙 作第一次草图时通常最后一条流线与边界线FG不一致。 调整第一条流线的位置，从而调整整个流网的布局，使得误差减小。 经过三次调整，最后一次流线与边界线FG基本一致。 一般来说，在最后一条流线与下部边界线之间的网格都不是方形，但在此流道中的每一个网格的长宽比都不变。 不要画太多流线，一般有4～5条流道即可。 * 用流网计算——板桩墙 流道数Nf为4.3，等势线落差数Nd为12，因此Nf / Nd =0.36。等势线的编号(以nd表示)从下游边界(nd=0)计起。任意两条相邻等势线之间的总水头损失为： 任一等势线(nd)上各点的总水头均为nd·Δh。单位时间内流过板桩墙下单位长度的水量为： * 用流网计算——板桩墙 该点在基准面以下的距离为zp，故该点的位头为-zp。该点的孔隙水压力为： 跨越流网网格的水力梯度与网格的尺寸大小有关。在最小的网格中的水力梯度最大(从而使渗透速度最大)，反之亦然。 h=z+p/γ 在P点处，相应的等势线以nd=10表示，该点的总水头为： * 用流网计算——例2-1 板桩墙 板桩墙下游水位为4.0m，上游水位为6.50m。