第二章土的物理性質(zhì)

1、第一節(jié)第一節(jié) 土的基本物理性質(zhì)土的基本物理性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 細粒土的稠度和可塑性細粒土的稠度和可塑性 一、土粒密度一、土粒密度 一、細粒土的稠度一、細粒土的稠度 二、土的密度二、土的密度 二、細粒土的可塑性二、細粒土的可塑性 三、土的含水性三、土的含水性 三、液性指數(shù)三、液性指數(shù) 四、土的孔隙性四、土的孔隙性 四、塑性圖及其對細粒土的分類四、塑性圖及其對細粒土的分類 五、土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系五、土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系 第三節(jié)第三節(jié) 細粒土的脹縮性和崩解性細粒土的脹縮性和崩解性 第四節(jié)第四節(jié) 土的透水性和毛細性土的透水性和毛細性 第二章第二章 土的物理性質(zhì)土的物理性質(zhì) 一、土粒密度

2、一、土粒密度 土粒密度土粒密度固體顆粒固體顆粒的質(zhì)的質(zhì) 量與其體積之比，即單位體量與其體積之比，即單位體 積土粒的質(zhì)量，單位積土粒的質(zhì)量，單位g/cm3。 實測指標(biāo)實測指標(biāo)，其值，其值 2.602.80g/cm3。 s s s v m 第一節(jié)第一節(jié) 土的基本物理性質(zhì)土的基本物理性質(zhì) 二、土的密度二、土的密度土的密度是指土的密度是指土的總土的總 質(zhì)量與總體積之比質(zhì)量與總體積之比，即單位體積土的質(zhì)量。，即單位體積土的質(zhì)量。單單 位：位：g/cm3。 根據(jù)土所處的狀態(tài)不同，土的密度可分為：根據(jù)土所處的狀態(tài)不同，土的密度可分為： 天然密度天然密度、干密度、飽和密度。、干密度、飽和密度。 環(huán)刀法測土的天

3、然密度環(huán)刀法測土的天然密度 土的天然密度土的天然密度 天然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量。單位天然狀態(tài)下單位體積土的質(zhì)量。單位 g/cm3。實測指標(biāo)實測指標(biāo)，其值，其值1.602.20g/cm3。 vs ws vv mm v m 土的干密度土的干密度 單位體積干土的質(zhì)量。可以單位體積干土的質(zhì)量?？梢?實測，多采用其它指標(biāo)換算。實測，多采用其它指標(biāo)換算。 V mS d 土的飽和密度土的飽和密度 孔隙中全部充滿液態(tài)水孔隙中全部充滿液態(tài)水 時的單位體積土的質(zhì)量。時的單位體積土的質(zhì)量。 V vm wvS 三、土的含水性三、土的含水性 表示：土的干濕狀況；表示：土的干濕狀況； 指標(biāo)：指標(biāo)：含水率含水率（天然、飽

4、和）和（天然、飽和）和飽和度飽和度 含水率含水率 飽和含水率飽和含水率 %100 s w m m w%100 s wv sat m V w 含水率含水率: :土中所含水分的質(zhì)量土中所含水分的質(zhì)量與與固體顆粒質(zhì)量固體顆粒質(zhì)量之比（）。之比（）。 含水率是含水率是實測指標(biāo)實測指標(biāo)，是計算干密度、孔隙率、孔隙比的重，是計算干密度、孔隙率、孔隙比的重 要數(shù)據(jù)；飽和含水率實際是用質(zhì)量比率來表征土的孔隙性要數(shù)據(jù)；飽和含水率實際是用質(zhì)量比率來表征土的孔隙性 的指標(biāo)。的指標(biāo)。 烘干法測土的天然含水率烘干法測土的天然含水率 烘干法 飽和度：飽和度：土中水的體積與孔隙體積土中水的體積與孔隙體積 的百分比。說明孔隙

5、中水的充填程度。的百分比。說明孔隙中水的充填程度。 屬屬計算指標(biāo)計算指標(biāo)。 %100 v w r V V S 四、土的孔隙性四、土的孔隙性 土中孔隙的大小土中孔隙的大小、數(shù)量和連通情況等，數(shù)量和連通情況等， 稱為土的孔隙性稱為土的孔隙性 。 孔隙度（孔隙率）孔隙度（孔隙率） （計算指標(biāo)）（計算指標(biāo)） %100 v v n v 孔隙比孔隙比 （計算指標(biāo)）（計算指標(biāo)） s v v v e n n e 1 %100 1 e e n 二者關(guān)系二者關(guān)系 注意：注意： （1）土的孔隙比和孔隙率均反映孔隙）土的孔隙比和孔隙率均反映孔隙總體積總體積的大的大 小，并非小，并非單個孔隙單個孔隙大小；大小； （2）

6、孔隙比和孔隙率的大小取決于土的粒度成分）孔隙比和孔隙率的大小取決于土的粒度成分 和結(jié)構(gòu)；和結(jié)構(gòu)； （3）孔隙比說明了土的）孔隙比說明了土的密實程度密實程度。是評價。是評價壓縮性壓縮性 和和細粒土承載力細粒土承載力大小的重要指標(biāo)。大小的重要指標(biāo)。 土粒密度土粒密度 天然密度天然密度 實測指標(biāo)實測指標(biāo) 天然含水率天然含水率 干密度干密度 孔隙率孔隙率 孔隙比孔隙比 導(dǎo)出或計算指標(biāo)導(dǎo)出或計算指標(biāo) 五、土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系五、土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系 飽和度飽和度 指標(biāo)間關(guān)系及推導(dǎo)過程指標(biāo)間關(guān)系及推導(dǎo)過程（令（令Vs1） 土土 粒粒 水水 氣氣 質(zhì)量質(zhì)量體積體積 m=s (1+W) m

7、w=Ws ms=s Vv=e Vs=1 V=1+e e s 1 第二節(jié)第二節(jié) 細粒土的稠度狀態(tài)與可塑性細粒土的稠度狀態(tài)與可塑性 一、一、細粒土細粒土的稠度狀態(tài)的稠度狀態(tài) 細粒土由于細粒土由于含水率不同含水率不同而表現(xiàn)出稀稠軟硬程度而表現(xiàn)出稀稠軟硬程度 不同的物理狀態(tài)，如固態(tài)、半固態(tài)、不同的物理狀態(tài)，如固態(tài)、半固態(tài)、塑態(tài)塑態(tài)、流態(tài)。、流態(tài)。 稱為細粒土的稱為細粒土的稠度狀態(tài)稠度狀態(tài)。 細粒土的細粒土的 稠度狀態(tài)稠度狀態(tài) 含水率含水率W （）（） 固態(tài)固態(tài)半固態(tài)半固態(tài) 可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) （塑態(tài)）（塑態(tài)） 流動狀態(tài)流動狀態(tài) （流態(tài)）（流態(tài)） 界限含水率（或稠度界限）界限含水率（或稠度界限）隨著含水率

8、的變化，隨著含水率的變化， 細粒土可由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種稠度狀態(tài)，相應(yīng)于細粒土可由一種稠度狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種稠度狀態(tài)，相應(yīng)于轉(zhuǎn)變點轉(zhuǎn)變點 的含水率稱為界限含水率（或稠度界限）。如液限（的含水率稱為界限含水率（或稠度界限）。如液限（L ）、塑）、塑 限限( (p) ) 、縮限縮限( (s)s) ，通過實驗實測求得。，通過實驗實測求得。 液限液限WL塑限塑限WP 縮限縮限Ws v 1） 液限液限WL土由塑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)的界限含水率，土由塑態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲬B(tài)的界限含水率， 又叫又叫塑性塑性上上限限（）（） 測定方法：塑液限聯(lián)合儀、錐式液限儀、碟式液限儀測定方法：塑液限聯(lián)合儀、錐式液限儀、碟式液限儀 v2

9、）塑限）塑限WP土由半固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)的界限含水率，土由半固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)的界限含水率， 又叫又叫塑性塑性下下限限（）（） 測定方法：塑液限聯(lián)合儀、搓條法測定方法：塑液限聯(lián)合儀、搓條法 v3）縮限）縮限WS土由半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，則體積逐漸土由半固態(tài)不斷蒸發(fā)水分，則體積逐漸 縮小，直到體積不再縮小時的界限含水率叫縮限（）縮小，直到體積不再縮小時的界限含水率叫縮限（） 測定方法：收縮皿法測定方法：收縮皿法 界限含水率（或稠度界限）界限含水率（或稠度界限） 塑液限聯(lián)合測定儀塑液限聯(lián)合測定儀 圓錐圓錐入土深度入土深度與其相應(yīng)的與其相應(yīng)的含水率含水率在在雙對數(shù)坐標(biāo)雙對數(shù)坐標(biāo)上上 具有具有線性關(guān)系線性關(guān)系。

10、 利用圓錐質(zhì)量為利用圓錐質(zhì)量為76g的液塑限聯(lián)合測定儀測得土的液塑限聯(lián)合測定儀測得土 在不同含水率時的圓錐入土深度，并繪制其關(guān)系在不同含水率時的圓錐入土深度，并繪制其關(guān)系 直線圖，在圖上查得圓錐下沉深度為直線圖，在圖上查得圓錐下沉深度為10mm（或（或 17mm)所對應(yīng)的含水率即為液限，圓錐下沉深所對應(yīng)的含水率即為液限，圓錐下沉深 度為度為2mm所對應(yīng)的含水率即為塑限。所對應(yīng)的含水率即為塑限。 二、細粒土的可塑性二、細粒土的可塑性 1.1.定義定義細粒土的含水率在液限和塑限兩細粒土的含水率在液限和塑限兩 個稠度界限之間時，在外力作用下，可以個稠度界限之間時，在外力作用下，可以揉塑揉塑 成任意形

11、狀成任意形狀而而不破壞土粒間的連結(jié)不破壞土粒間的連結(jié)，并且在外，并且在外 力解除后仍力解除后仍保持已有的形狀保持已有的形狀，細粒土的這種性，細粒土的這種性 質(zhì)稱為質(zhì)稱為可塑性可塑性。 2.2.表征指標(biāo)表征指標(biāo)細粒土的可塑性的大小用細粒土的可塑性的大小用塑性指塑性指 數(shù)數(shù)IP來表示。即來表示。即液限和塑限的差值液限和塑限的差值，用不帶用不帶 的數(shù)的數(shù) 值表示。值表示。 IP WL WP IP表示土處于表示土處于可塑狀態(tài)可塑狀態(tài)的含水率變化范圍，反映的含水率變化范圍，反映 了土的可塑性的強弱。了土的可塑性的強弱。 塑性指數(shù)愈大，處于塑態(tài)的含水率變化范圍越大，塑性指數(shù)愈大，處于塑態(tài)的含水率變化范圍越

12、大， 可塑性也就越強，反之，則可塑性越弱?？伤苄砸簿驮綇姡粗?，則可塑性越弱。 3. 3. 影響細粒土可塑性強弱的因素影響細粒土可塑性強弱的因素塑性指塑性指 數(shù)與土的粒度成分、礦物成分和土中水的化學(xué)成分、濃度、數(shù)與土的粒度成分、礦物成分和土中水的化學(xué)成分、濃度、 PHPH值等有關(guān)。值等有關(guān)。粘粒含量越高，粘粒含量越高，顆粒愈細小，礦物親水性愈顆粒愈細小，礦物親水性愈 強，強，塑性指數(shù)越大塑性指數(shù)越大。 4. 4. 塑性指數(shù)的應(yīng)用塑性指數(shù)的應(yīng)用 塑性指數(shù)在一定程度上綜合塑性指數(shù)在一定程度上綜合 反映了影響細粒土特征的各反映了影響細粒土特征的各 種因素。種因素?？捎脕韺毩Ｍ吝M可用來對細粒土進 行

13、分類。行分類。 IP10 粉土粉土 P P PL P L I WW WW WW I 三、液性指數(shù)：三、液性指數(shù)：表征土處于什么樣的稠表征土處于什么樣的稠 度狀態(tài)。度狀態(tài)。稠度狀態(tài)不同，土的工程地質(zhì)性質(zhì)差稠度狀態(tài)不同，土的工程地質(zhì)性質(zhì)差 別較大。別較大。 1.1.定義定義粘性土的粘性土的天然含水率和塑限天然含水率和塑限WP的的 差值差值 與與 液限和塑限差值液限和塑限差值（塑性指數(shù)）（塑性指數(shù)）之比之比。 用小數(shù)表示。用小數(shù)表示。 I IL L00， W WP堅硬狀態(tài)堅硬狀態(tài) 1I1IL L0 0 ，WP W WL 可塑狀態(tài)可塑狀態(tài) I IL L1.01.0， W WL流動狀態(tài)流動狀態(tài) 2.2.

14、液性指數(shù)的應(yīng)用液性指數(shù)的應(yīng)用 小小 結(jié)結(jié) WP 、 WL 、 IP 、 IL這四個指標(biāo)工程這四個指標(biāo)工程 應(yīng)用非常廣泛，可用于應(yīng)用非常廣泛，可用于細粒土的分細粒土的分 類類，劃分粘性土的稠度狀態(tài)，劃分粘性土的稠度狀態(tài)，評價評價 土的承載力，估算土的力學(xué)性質(zhì)。土的承載力，估算土的力學(xué)性質(zhì)。 例如，教材例如，教材P235 表表14-12粘性土承載力基本值。粘性土承載力基本值。 例：例： 某一土樣的天然含水率為某一土樣的天然含水率為25.0%，液限，液限 為為34.0%，塑限為，塑限為16.0%，則該土樣的塑性，則該土樣的塑性 指數(shù)（指數(shù)（I IP）為）為_ ，液性指數(shù)（，液性指數(shù)（I IL）為）為

15、 _ ，該土屬于細粒土中的，該土屬于細粒土中的_ 類類 型，處于型，處于_ 稠度狀態(tài)。稠度狀態(tài)。 一、細粒土的脹縮性一、細粒土的脹縮性 1. 基本概念基本概念 膨脹性膨脹性細粒土由于細粒土由于含水率的增加含水率的增加而發(fā)生的而發(fā)生的體積增大體積增大的性能的性能 收縮性收縮性細粒土由于細粒土由于含水率的減小含水率的減小而發(fā)生的而發(fā)生的體積縮小體積縮小的性能的性能 膨脹土膨脹土又叫脹縮土，具有明顯膨脹和收縮特性的細粒土。又叫脹縮土，具有明顯膨脹和收縮特性的細粒土。 第三節(jié)第三節(jié) 細粒土的脹縮性與崩解性細粒土的脹縮性與崩解性 含水率變化的原因含水率變化的原因 降雨、氣溫、濕度變化，引起降雨、氣溫、濕

16、度變化，引起結(jié)合結(jié)合 水膜厚度變化水膜厚度變化 我國我國膨脹土膨脹土分布廣，面積大，分布廣，面積大，先后已有先后已有2020多個省區(qū)多個省區(qū) 發(fā)現(xiàn)有膨脹土。發(fā)現(xiàn)有膨脹土。廣西廣西、云南、貴州、湖北、湖南、云南、貴州、湖北、湖南、 安徽、河北、河南、四川、陜西、江蘇等省均有分安徽、河北、河南、四川、陜西、江蘇等省均有分 布，膨脹土常給人類的工程活動帶來危害。布，膨脹土常給人類的工程活動帶來危害。 據(jù)估計，全世界每年因膨脹土造成的經(jīng)濟損失大約據(jù)估計，全世界每年因膨脹土造成的經(jīng)濟損失大約 為為 5050億美元億美元 以上。以上。 2. 研究意義研究意義 地基土的膨脹收縮，引起房屋開裂；地基土的膨脹收

17、縮，引起房屋開裂； 基坑隆起變形，影響基坑的使用，安全基坑隆起變形，影響基坑的使用，安全； 邊坡、路基的變形破壞邊坡、路基的變形破壞（“晴天像塊鐵、雨天橡皮泥晴天像塊鐵、雨天橡皮泥”） ； 引水渠道邊坡失穩(wěn)、破壞引水渠道邊坡失穩(wěn)、破壞； 輸水隧洞周圍土體的變形，破壞，甚至影響襯砌輸水隧洞周圍土體的變形，破壞，甚至影響襯砌 的安全，正常使用。的安全，正常使用。 細粒土的膨脹性是工程建細粒土的膨脹性是工程建 筑中必須考慮的重要問題筑中必須考慮的重要問題 之一。它會引起以下工程之一。它會引起以下工程 地質(zhì)問題。地質(zhì)問題。 3. 表征細粒土膨脹性的指標(biāo)表征細粒土膨脹性的指標(biāo) 自由膨脹率：自由膨脹率：人

18、工制備的干土，在水中增加的體積人工制備的干土，在水中增加的體積 與原體積的比。與原體積的比。判別膨脹土膨脹潛勢的參數(shù)。判別膨脹土膨脹潛勢的參數(shù)。 %100 0 0 V VVwe ef P49表表4-7 膨脹土的膨脹土的膨脹潛勢膨脹潛勢分類分類 強強 %65%40 ef %90 ef %90%65 ef 弱弱 中中 膨脹力：膨脹力：土樣體積不變時，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大土樣體積不變時，由于浸水膨脹產(chǎn)生的最大 內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力。 它等于為了阻止土的膨脹而施加于其上的最小壓力。它等于為了阻止土的膨脹而施加于其上的最小壓力。 某些細粒土的膨脹力最大可達到某些細粒土的膨脹力最大可達到100kPa100kP

19、a以上。以上。 %100 0 0 h hhw ep 膨脹率：膨脹率：土樣在一定壓力下，浸水膨脹穩(wěn)定后所增加的土樣在一定壓力下，浸水膨脹穩(wěn)定后所增加的 體積與原體積之比。采用室內(nèi)體積與原體積之比。采用室內(nèi)無側(cè)脹膨脹儀無側(cè)脹膨脹儀測定，實際為測定，實際為 線性膨脹率。線性膨脹率。 4.表征細粒土收縮性的指標(biāo)表征細粒土收縮性的指標(biāo) 體縮率：體縮率：土樣收縮減小的體積與原體積的比。土樣收縮減小的體積與原體積的比。 線縮率線縮率：土樣收縮后的高度減小量與原高度之比。土樣收縮后的高度減小量與原高度之比。 %100 0 0 V VV d r %100 0 0 h hh s 收縮系數(shù)：收縮系數(shù)：原狀土樣在直線

20、收縮原狀土樣在直線收縮 階段，含水量減小階段，含水量減小1%1%時的豎向線縮時的豎向線縮 率，稱之為收縮系數(shù)。率，稱之為收縮系數(shù)。 w s s 細粒土的脹縮性與顆粒細粒土的脹縮性與顆粒表面水膜厚度表面水膜厚度變化（即變化（即弱結(jié)弱結(jié) 合水合水的的數(shù)量變化）緊密相關(guān)。數(shù)量變化）緊密相關(guān)。 5.5.影響細粒土脹縮性影響細粒土脹縮性的因素的因素 顆粒顆粒分散程度分散程度 顆粒顆粒礦物成分礦物成分 水溶液的水溶液的化學(xué)成分、濃度、化學(xué)成分、濃度、PH值值 土的土的天然含水率、結(jié)構(gòu)天然含水率、結(jié)構(gòu) 土所受的土所受的外部壓力外部壓力 二、細粒土的崩解性二、細粒土的崩解性 崩解性崩解性細粒土由于浸水發(fā)生解體

21、的性能。細粒土由于浸水發(fā)生解體的性能。 經(jīng)常發(fā)生在水渠或水庫的岸邊地帶。經(jīng)常發(fā)生在水渠或水庫的岸邊地帶。 崩解引起崩解引起庫岸坍塌庫岸坍塌( (塌岸塌岸) )。 第三節(jié)第三節(jié) 細粒土的脹縮性與崩解性細粒土的脹縮性與崩解性 教材教材P294297 燕山鄉(xiāng)河溪溝口上游側(cè)（長江右岸）燕山鄉(xiāng)河溪溝口上游側(cè)（長江右岸） 崩解引起的塌岸崩解引起的塌岸 （膠結(jié)（膠結(jié)粉質(zhì)粘土粉質(zhì)粘土遇水崩解）遇水崩解） 1 1）造成水庫）造成水庫 的淤積；的淤積； 2 2）影響水庫）影響水庫 邊岸地帶建邊岸地帶建 筑物的安全。筑物的安全。 燕山鄉(xiāng)對岸（長江左岸）河溪溝口上游側(cè)燕山鄉(xiāng)對岸（長江左岸）河溪溝口上游側(cè) 崩解的原因：

22、崩解的原因：細粒土的崩解是由于土體浸水以后，細粒土的崩解是由于土體浸水以后， 水進入孔隙或裂隙的情況不平衡，導(dǎo)致粒間水進入孔隙或裂隙的情況不平衡，導(dǎo)致粒間結(jié)合水膜增結(jié)合水膜增 厚速度不同厚速度不同，粒間斥力超過引力的情況也不平衡，產(chǎn)生，粒間斥力超過引力的情況也不平衡，產(chǎn)生 應(yīng)力集中，使土體沿應(yīng)力集中，使土體沿斥力超過引力的最大面斥力超過引力的最大面崩落。崩落。 影響因素：影響因素：礦物成份、粒度成分、水溶液濃度、礦物成份、粒度成分、水溶液濃度、PHPH 值、土的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等。值、土的結(jié)構(gòu)及構(gòu)造等。 土的崩解性一般采用土的崩解性一般采用崩解時間、崩解速度、崩解特崩解時間、崩解速度、崩解特 征征來

23、表示。來表示。 1 1、土的透水性、土的透水性 水在土的孔隙中水在土的孔隙中滲透滲透流動的性能，稱為土的流動的性能，稱為土的 透水性。透水性。 不同類型土的透水性不同不同類型土的透水性不同（差別很大）（差別很大） 1）粗粒土）粗粒土的單個孔隙大，連通性好，的單個孔隙大，連通性好，透水性透水性 強強，水在其中呈，水在其中呈層流層流狀態(tài)，符合狀態(tài)，符合達西定律達西定律。即水即水 在土中的在土中的滲透速度滲透速度V V與與水力坡度水力坡度成正比。成正比。 第四節(jié)第四節(jié) 土的透水性和毛細性土的透水性和毛細性 kIv K滲透系數(shù)滲透系數(shù) I I水力坡度水力坡度 層流與紊流層流與紊流 層流層流在巖土空隙中

24、在巖土空隙中滲流滲流時，水質(zhì)點作有秩序的時，水質(zhì)點作有秩序的 、互不混雜的流動。、互不混雜的流動。 在具狹小空隙的巖石（如砂、裂隙不很寬大的基巖）中流動時在具狹小空隙的巖石（如砂、裂隙不很寬大的基巖）中流動時 ，水質(zhì)點排列較為有序，作層流運動。，水質(zhì)點排列較為有序，作層流運動。 紊流紊流在巖層空隙中滲流時，水質(zhì)點作無序的、在巖層空隙中滲流時，水質(zhì)點作無序的、 互相混雜的流動?；ハ嗷祀s的流動。 寬大的空隙中（如大的溶穴、寬大的裂隙）中流動時，流速較大寬大的空隙中（如大的溶穴、寬大的裂隙）中流動時，流速較大 ，容易呈紊流運動。，容易呈紊流運動。 反映水在巖土空隙中反映水在巖土空隙中滲流規(guī)律滲流規(guī)律

25、的實驗定律。的實驗定律。 地下水在巖土空隙中滲流時，由于滲透阻力的作用，沿地下水在巖土空隙中滲流時，由于滲透阻力的作用，沿 程必然伴隨著能量的損失。為了改進迪昂市供水凈化中砂程必然伴隨著能量的損失。為了改進迪昂市供水凈化中砂 過濾設(shè)備的設(shè)計，法國工程師達西過濾設(shè)備的設(shè)計，法國工程師達西(H.darcy)經(jīng)過大量的滲經(jīng)過大量的滲 流試驗，流試驗，1856年總結(jié)得出滲透能量損失與滲流速度之間的年總結(jié)得出滲透能量損失與滲流速度之間的 相互關(guān)系即為達西定律。相互關(guān)系即為達西定律。 補充：補充： 達西定律達西定律（線性滲透定律）（線性滲透定律） 1856年，法國水力學(xué)家年，法國水力學(xué)家H. Darcy

26、實驗得到實驗得到 達西定律達西定律表達式1： 控制水頭控制水頭 始終保持不變始終保持不變 某一過水?dāng)嗄骋贿^水?dāng)?面的水位面的水位 水力學(xué)：水力學(xué)：Q=FVV=KI 達西實驗裝置示意圖達西實驗裝置示意圖 達西定律表達式2 KFI L H KF L HH KFQ 21 V=Q/F F：砂柱的橫斷面積，包括：砂柱的橫斷面積，包括顆粒面積顆粒面積和和空隙面積空隙面積。 U=Q/F F ：是過水?dāng)嗝娴目障睹娣e是過水?dāng)嗝娴目障睹娣e, F= Fn， U使用不便，故引入使用不便，故引入滲透流速滲透流速的概念。的概念。 滲透速度滲透速度V和和實際流速實際流速U的區(qū)別！的區(qū)別！ V= n U n為孔隙率為孔隙率

27、水力坡度水力坡度沿滲透途徑，水頭損失與沿滲透途徑，水頭損失與相應(yīng)相應(yīng)滲透滲透 途徑長度的比值。途徑長度的比值。 水力坡度無量綱水力坡度無量綱 水頭損失的產(chǎn)生水頭損失的產(chǎn)生水在空隙中流動時，必須水在空隙中流動時，必須克克 服服水與隙壁以及流動快慢不同的水質(zhì)點之間的水與隙壁以及流動快慢不同的水質(zhì)點之間的摩摩 擦阻力擦阻力（這種摩擦阻力隨地下水流速增加而增（這種摩擦阻力隨地下水流速增加而增 大），從而消耗機械能，造成水頭損失。大），從而消耗機械能，造成水頭損失。 I= H / LI= H / L 滲透系數(shù)滲透系數(shù)K 是表示巖土是表示巖土透水性透水性的指標(biāo)。的指標(biāo)。它是含水層重要的它是含水層重要的 水

28、文地質(zhì)參數(shù)之一水文地質(zhì)參數(shù)之一。當(dāng)水力梯度。當(dāng)水力梯度I1時，滲透系數(shù)時，滲透系數(shù) 在數(shù)值上等于滲透流速。由于在數(shù)值上等于滲透流速。由于水力坡度無量綱水力坡度無量綱，故，故 滲透系數(shù)具有速度量綱。即滲透系數(shù)具有速度量綱。即K的單位和的單位和V的單位相同的單位相同 ，一般以，一般以m/d或或cm/s表示。表示。 P27 表表2-9 各種土各種土K參考值參考值 表表2-10 土的透水性分級土的透水性分級 2）巨粒土巨粒土中，孔隙粗大，地下水可在其中以中，孔隙粗大，地下水可在其中以 較大流速運動，呈較大流速運動，呈紊流紊流形式，服從哲才定律。形式，服從哲才定律。 2 1 KIV 3） 一般情況下，一般情況下，細粒土細粒土透水性差，常將其作透水性差，常將其作 為為“隔水層隔水層”對待。對待。實際上，細粒土也是透水的。實際上，細粒土也是透水的。 研究土的透水性的意義研究土的透水性的意義 （1）基坑涌水量計算；基坑涌水量計算； （2 2）水庫及渠道的滲漏量計算；）水庫及渠道的滲漏量計算； （3）地基土沉降和時間的關(guān)系等。（見）地基土沉降和時間的關(guān)系等。（見土力學(xué)土力學(xué)） 影響土的透水性的因素影響土的透水性的因素 P P2727 （1） 粒度成分粒度成分 （2 2）礦物成分礦物成分 （3） 土的密度土的密度 （4 4）水溶液的成分與濃度水溶液的成分