土力學(xué)明德至善知行利物滲流問(wèn)題課件

第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章第二章土力學(xué)第二章12概述土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章12概述土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通。當(dāng)飽和土中的兩點(diǎn)存在能量差時(shí)，水就在土的孔隙中從能量高的點(diǎn)向能量低的點(diǎn)流動(dòng)水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象稱為滲流土具有被水等液體透過(guò)的性質(zhì)稱為土的滲透性2.1概述土力學(xué)第二章土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通透水層不透水層防滲體壩體浸潤(rùn)線滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.滲透破壞？3.滲透力？2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章透水層不透水層防滲體壩體浸潤(rùn)線滲流問(wèn)題：2.1概述-滲流問(wèn)滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.滲透破壞？3.滲水壓力？透水層不透水層基坑板樁墻2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：透水層不透水層基坑板樁墻2.1概述-滲流問(wèn)題土力滲流問(wèn)題：1.滲流量Q？2.降水深度？透水層不透水層天然水面漏斗狀潛水面Q2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：透水層不透水層天然水面漏斗狀潛水面Q2.1概述-滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.地下水影響

范圍？原地下水位滲流時(shí)地下水位2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：原地下水位滲流時(shí)地下水位2.1概述-滲流問(wèn)題土力滲流量揚(yáng)壓力滲水壓力滲透破壞滲流速度滲水面位置擋水建筑物集水建筑物引水結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)工程地下工程邊坡工程滲透特性變形特性強(qiáng)度特性2.1概述-土滲流特性土力學(xué)第二章滲流量擋水建筑物滲透特性2.1概述-土滲流特性土力學(xué)2土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章2土的滲透性第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章水頭與水力坡降土的滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲流的驅(qū)動(dòng)能量反映滲流特點(diǎn)的定律土的滲透性地基的滲透系數(shù)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章水頭與水力坡降滲流的驅(qū)動(dòng)能量反映滲流特點(diǎn)的定律土的滲透性地基位置水頭：到基準(zhǔn)面的豎直距離，代表單位重量的液體從基準(zhǔn)面算起所具有的位置勢(shì)能壓力水頭：水壓力所能引起的自由水面的升高，表示單位重量液體所具有的壓力勢(shì)能測(cè)管水頭：測(cè)管水面到基準(zhǔn)面的垂直距離，等于位置水頭和壓力水頭之和，表示單位重量液體的總勢(shì)能在靜止液體中各點(diǎn)的測(cè)管水頭相等zA00ABu0pazB基準(zhǔn)面靜水2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章位置水頭：到基準(zhǔn)面的豎直距離，代表單位重量的液體從基準(zhǔn)面算起ABL透水層不透水層基坑板樁墻滲流為水體的流動(dòng)，應(yīng)滿足液體流動(dòng)的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章ABL透水層不透水層基坑板樁墻滲流為水體的流動(dòng)，應(yīng)滿足液體流ABLhAzA基準(zhǔn)面總水頭：?jiǎn)挝恢亓克w所具有的能量位置水頭Z：水體的位置勢(shì)能（任選基準(zhǔn)面）壓力水頭u/w：水體的壓力勢(shì)能（u孔隙水壓力）流速水頭V2/(2g)：水體的動(dòng)能（對(duì)滲流多處于層流≈0）滲流的總水頭：也稱測(cè)管水頭，是滲流的總驅(qū)動(dòng)能，滲流總是從水頭高處流向水頭低處2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章ABLhAzA基準(zhǔn)面總水頭：?jiǎn)挝恢亓克w所具有的能量位置A點(diǎn)總水頭：ABLhAhBzAzBΔh基準(zhǔn)面水力坡降線B點(diǎn)總水頭：二點(diǎn)總水頭差：反映了兩點(diǎn)間水流由于摩阻力造成的能量損失

水力坡降i：?jiǎn)挝粷B流長(zhǎng)度上的水頭損失2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章A點(diǎn)總水頭：ABLhAhBzAzBΔh基準(zhǔn)面水力坡降線BLAh1h2QQ透水石1856年達(dá)西(Darcy)在研究城市供水問(wèn)題時(shí)進(jìn)行的滲流試驗(yàn)或：其中，A是試樣的斷面積2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章LAh1h2QQ透水石1856年達(dá)西(Darcy)在研究城達(dá)西定律：在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)滲透系數(shù)k:反映土的透水性能的比例系數(shù)，其物理意義為水力坡降i＝1時(shí)的滲流速度，單位：cm/s,m/s,m/day滲透速度v：土體試樣全斷面的平均滲流速度，也稱假想滲流速度其中，Vs為實(shí)際平均流速，孔隙斷面的平均流速2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章達(dá)西定律：在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方適用條件：層流（線性流動(dòng)）巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問(wèn)題，包括砂土或一般粘土，均屬層流范圍在粗粒土孔隙中，水流形態(tài)可能會(huì)隨流速增大呈紊流狀態(tài)，滲流不再服從達(dá)西定律?？捎美字Z數(shù)進(jìn)行判斷：0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5達(dá)西定律適用范圍2.01.51.00.50水力坡降流速(m/h)礫石粗砂中砂細(xì)砂極細(xì)砂h10dvRe=Re＜5時(shí)層流

Re

＞200時(shí)紊流

200＞

Re＞5時(shí)為過(guò)渡區(qū)

2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章適用條件：層流（線性流動(dòng)）巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問(wèn)題，包是土中孔隙直徑大小的主要影響因素因由粗顆粒形成的大孔隙可被細(xì)顆粒充填，故土體孔隙的大小一般由細(xì)顆粒所控制。因此，土的滲透系數(shù)常用有效粒徑d10來(lái)表示，如哈臣公式：土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)的影響因素2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章是土中孔隙直徑大小的主要影響因素土的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配滲透是單位土體中孔隙體積的直接度量對(duì)于砂性土，常建立孔隙比e與滲透系數(shù)k之間的關(guān)系，如：滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章是單位土體中孔隙體積的直接度量滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)對(duì)粘性土，影響顆粒的表面力不同粘土礦物之間滲透系數(shù)相差極大，其滲透性大小的次序?yàn)楦邘X石>伊里石>蒙脫石；當(dāng)粘土中含有可交換的鈉離子越多時(shí)，其滲透性將越低塑性指數(shù)Ip綜合反映土的顆粒大小和礦物成份，常是滲透系數(shù)的參數(shù)滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章對(duì)粘性土，影響顆粒的表面力滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)粒徑影響孔隙系統(tǒng)的構(gòu)成和方向性，對(duì)粘性土影響更大在宏觀構(gòu)造上，天然沉積層狀粘性土層，扁平狀粘土顆粒常呈水平排列，常使得k水平﹥k垂直在微觀結(jié)構(gòu)上，當(dāng)孔隙比相同時(shí)，凝聚結(jié)構(gòu)將比分散結(jié)構(gòu)具有更大的透水性滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章影響孔隙系統(tǒng)的構(gòu)成和方向性，對(duì)粘性土影響更大滲透系數(shù)的影響因飽和曲線含水量wWop干容重dmax1含水量w滲透系數(shù)k絮狀結(jié)構(gòu)分散結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章飽和曲線含水量wWop干容重dmax1含水量w滲透系數(shù)的影響因素水的動(dòng)力粘滯系數(shù)：溫度，水粘滯性，k飽和度（含氣量）：封閉氣泡對(duì)k影響很大，可減少有效滲透面積，還可以堵塞孔隙的通道土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章滲透系數(shù)的影響因素水的動(dòng)力粘滯系數(shù)：土的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)本章結(jié)束第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章本章結(jié)束第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章第二章土力學(xué)第二章12概述土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章12概述土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通。當(dāng)飽和土中的兩點(diǎn)存在能量差時(shí)，水就在土的孔隙中從能量高的點(diǎn)向能量低的點(diǎn)流動(dòng)水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象稱為滲流土具有被水等液體透過(guò)的性質(zhì)稱為土的滲透性2.1概述土力學(xué)第二章土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通透水層不透水層防滲體壩體浸潤(rùn)線滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.滲透破壞？3.滲透力？2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章透水層不透水層防滲體壩體浸潤(rùn)線滲流問(wèn)題：2.1概述-滲流問(wèn)滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.滲透破壞？3.滲水壓力？透水層不透水層基坑板樁墻2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：透水層不透水層基坑板樁墻2.1概述-滲流問(wèn)題土力滲流問(wèn)題：1.滲流量Q？2.降水深度？透水層不透水層天然水面漏斗狀潛水面Q2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：透水層不透水層天然水面漏斗狀潛水面Q2.1概述-滲流問(wèn)題：1.滲流量？2.地下水影響

范圍？原地下水位滲流時(shí)地下水位2.1概述-滲流問(wèn)題土力學(xué)第二章滲流問(wèn)題：原地下水位滲流時(shí)地下水位2.1概述-滲流問(wèn)題土力滲流量揚(yáng)壓力滲水壓力滲透破壞滲流速度滲水面位置擋水建筑物集水建筑物引水結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)工程地下工程邊坡工程滲透特性變形特性強(qiáng)度特性2.1概述-土滲流特性土力學(xué)第二章滲流量擋水建筑物滲透特性2.1概述-土滲流特性土力學(xué)2土的滲透性與滲透規(guī)律第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章2土的滲透性第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律土力學(xué)第二章水頭與水力坡降土的滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲流的驅(qū)動(dòng)能量反映滲流特點(diǎn)的定律土的滲透性地基的滲透系數(shù)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章水頭與水力坡降滲流的驅(qū)動(dòng)能量反映滲流特點(diǎn)的定律土的滲透性地基位置水頭：到基準(zhǔn)面的豎直距離，代表單位重量的液體從基準(zhǔn)面算起所具有的位置勢(shì)能壓力水頭：水壓力所能引起的自由水面的升高，表示單位重量液體所具有的壓力勢(shì)能測(cè)管水頭：測(cè)管水面到基準(zhǔn)面的垂直距離，等于位置水頭和壓力水頭之和，表示單位重量液體的總勢(shì)能在靜止液體中各點(diǎn)的測(cè)管水頭相等zA00ABu0pazB基準(zhǔn)面靜水2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章位置水頭：到基準(zhǔn)面的豎直距離，代表單位重量的液體從基準(zhǔn)面算起ABL透水層不透水層基坑板樁墻滲流為水體的流動(dòng)，應(yīng)滿足液體流動(dòng)的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章ABL透水層不透水層基坑板樁墻滲流為水體的流動(dòng)，應(yīng)滿足液體流ABLhAzA基準(zhǔn)面總水頭：?jiǎn)挝恢亓克w所具有的能量位置水頭Z：水體的位置勢(shì)能（任選基準(zhǔn)面）壓力水頭u/w：水體的壓力勢(shì)能（u孔隙水壓力）流速水頭V2/(2g)：水體的動(dòng)能（對(duì)滲流多處于層流≈0）滲流的總水頭：也稱測(cè)管水頭，是滲流的總驅(qū)動(dòng)能，滲流總是從水頭高處流向水頭低處2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章ABLhAzA基準(zhǔn)面總水頭：?jiǎn)挝恢亓克w所具有的能量位置A點(diǎn)總水頭：ABLhAhBzAzBΔh基準(zhǔn)面水力坡降線B點(diǎn)總水頭：二點(diǎn)總水頭差：反映了兩點(diǎn)間水流由于摩阻力造成的能量損失

水力坡降i：?jiǎn)挝粷B流長(zhǎng)度上的水頭損失2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章A點(diǎn)總水頭：ABLhAhBzAzBΔh基準(zhǔn)面水力坡降線BLAh1h2QQ透水石1856年達(dá)西(Darcy)在研究城市供水問(wèn)題時(shí)進(jìn)行的滲流試驗(yàn)或：其中，A是試樣的斷面積2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章LAh1h2QQ透水石1856年達(dá)西(Darcy)在研究城達(dá)西定律：在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)滲透系數(shù)k:反映土的透水性能的比例系數(shù)，其物理意義為水力坡降i＝1時(shí)的滲流速度，單位：cm/s,m/s,m/day滲透速度v：土體試樣全斷面的平均滲流速度，也稱假想滲流速度其中，Vs為實(shí)際平均流速，孔隙斷面的平均流速2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章達(dá)西定律：在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方適用條件：層流（線性流動(dòng)）巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問(wèn)題，包括砂土或一般粘土，均屬層流范圍在粗粒土孔隙中，水流形態(tài)可能會(huì)隨流速增大呈紊流狀態(tài)，滲流不再服從達(dá)西定律。可用雷諾數(shù)進(jìn)行判斷：0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5達(dá)西定律適用范圍2.01.51.00.50水力坡降流速(m/h)礫石粗砂中砂細(xì)砂極細(xì)砂h10dvRe=Re＜5時(shí)層流

Re

＞200時(shí)紊流

200＞

Re＞5時(shí)為過(guò)渡區(qū)

2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章適用條件：層流（線性流動(dòng)）巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問(wèn)題，包是土中孔隙直徑大小的主要影響因素因由粗顆粒形成的大孔隙可被細(xì)顆粒充填，故土體孔隙的大小一般由細(xì)顆粒所控制。因此，土的滲透系數(shù)常用有效粒徑d10來(lái)表示，如哈臣公式：土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)滲透系數(shù)的影響因素2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章是土中孔隙直徑大小的主要影響因素土的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配滲透是單位土體中孔隙體積的直接度量對(duì)于砂性土，常建立孔隙比e與滲透系數(shù)k之間的關(guān)系，如：滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)水的性質(zhì)粒徑大小及級(jí)配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)2.2土的滲透性與滲透規(guī)律土力學(xué)第二章是單位土體中孔隙體積的直接度量滲透系數(shù)的影響因素土的性質(zhì)對(duì)粘性土，影響顆粒的表面力不同粘土礦物之間滲透系數(shù)相差極大，其滲透性大小的次序?yàn)楦邘X石>伊里石>蒙脫石；當(dāng)粘土中含有可交換的鈉離子越多時(shí)，其滲透性將越低塑性指數(shù)