土的渗透性及渗流.ppt

土的渗透性及渗流 第一页，共三十六页，2022年，8月28日 土石坝 防渗斜墙及铺盖 浸润线 透水层 不透水层 土石坝坝基坝身渗流 第二页，共三十六页，2022年，8月28日 透水层 不透水层 基坑 板桩墙 板桩围护下的基坑渗流 第三页，共三十六页，2022年，8月28日 透水层 不透水层 天然水面 水井渗流 漏斗状潜水面 Q 第四页，共三十六页，2022年，8月28日 渗流滑坡 第五页，共三十六页，2022年，8月28日 三个方面 : 渗流量问题：基坑开挖排水量计算，坝身、坝基渗水量，水井供水量等 渗透破坏：产生渗透变形，甚至渗透破坏，如边坡破坏、堤坝失稳、地面隆起等 渗流控制问题：如渗透变形不满足设计要求，需研究工程措施进行渗流控制 第六页，共三十六页，2022年，8月28日 3.2 土的渗透性 A B L h1 h2 zA zB Δh 0 0 基准面 水力坡降线 总水头:单位重量（容重）水体所具有的能量 z：位置水头 u/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0 A点总水头： B点总水头： 总水头： 水力坡降： 3.2.1 基本概念 第七页，共三十六页，2022年，8月28日 3.2.2 土的层流渗透定律—达西定律 1856年，法国学者达西（Darcy, H.）根据砂土 渗透实验，发现水的渗透速度与水力坡降成正比 即达西定律： v 平均渗透速度（cm/s或m/s） k 渗透系数（cm/s或m/s,m/d） △h 试样两端的水位差，即水头损失 △ L 渗径长度 k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 第八页，共三十六页，2022年，8月28日 试验前提：层流 Δh↑，q↑ A↑，q↑ L↑， q↓ 断面平均流速 水力坡降 渗透试验 试验条件: h1，A，L 量测变量: h2，Q，t Δh=h1-h2 达西渗透定律 Darcy s law 第九页，共三十六页，2022年，8月28日 注：达西定律适用条件 层流（线性流） ——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土 砂土的水力梯度与渗透速度呈线性关系，符合达西渗透定律。 第十页，共三十六页，2022年，8月28日 粗粒土： 砾石类土中的渗流不符合达西定律 两种特例 粘性土：clay 致密的粘土 i v o vcr i v o i0 v=k(i - i0 ) 第十一页，共三十六页，2022年，8月28日 v 平均渗透速度（cm/s或m/s） k 渗透系数（cm/s或m/s, m/d） k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数。它是反映土的渗透能力的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。 第十二页，共三十六页，2022年，8月28日 3.2.3 渗透试验及渗透系数 室内试验测定方法 野外试验测定方法 常水头试验法 变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验 测定方法 粗粒土 细粒土 第十三页，共三十六页，2022年，8月28日 室内试验方法1—常水头试验法 i=Δh/L Q v=ki 适用土类：透水性较大的砂性土 带入 虑石 量筒 一、室内试验测定方法 =vAt =qt 第十四页，共三十六页，2022年，8月28日 室内试验方法2—变水头试验法 试验条件: Δh变化，A，L 透水性较小的粘性土 第十五页，共三十六页，2022年，8月28日 t t+ Δt dQ= - adh dQ=vAdt 流入量： 流出量： =kiAdt - adh 第十六页，共三十六页，2022年，8月28日 二、现场抽水试验————室内试验时不易取得原状土样，或者土样不能反映天然土层的层次或土颗粒排列情况时 图2-6 现场抽水试验 非承压完整井 第十七页，共三十六页，2022年，8月28日 三、影响渗透系数的主要因素 粒径大小及级配 孔隙比 矿物成分 结构 水的动力粘滞系数 饱和度（含气量）（饱和度低，渗透性差) 封闭气泡—对k影响很大， 第十八页，共三十六页，2022年，8月28日 （1）土的粒度成分或级配：颗粒越粗，大小越均匀, k ? （2）土的密实度：越密实，k ? （3）土的饱和度: Sr↓，k ? （4）土的结构： （5）水的温度：T↑ ，粘滞度↓， k ? （6）土的构造：水平方向与垂直方向的K 第十九页，共三十六页，2022年，8月28日 四、 层状地基的等效渗透系数 等效渗透系数 确立各层的ki，hi 根据渗流方向确定等效渗流系数 天然土层多呈层状 第二十页，共三十六页，2022年，8月28日