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文檔簡(jiǎn)介
§3.2土的滲透性相互關(guān)聯(lián)相互影響
土的強(qiáng)度土的變形土的滲流滲透性研究的三個(gè)方面滲流量問題
滲透破壞問題
滲流控制問題滲透性土體具有被液體透過的性質(zhì)
滲透在水位(頭)差作用下,水透過土體孔隙的現(xiàn)象
滲流模型基本假定:不考慮滲流路徑的迂回曲折,只分析它的主要流向;圖3-1滲流模型
認(rèn)為孔隙和土粒所占的空間之總和均為流體所充滿。3.2.1滲流模型相同體積內(nèi),滲流模型所受阻力與真實(shí)滲流相等。同一過水?dāng)嗝妫瑵B流模型的流量等于真實(shí)滲流的流量;任一斷面上,滲流模型壓力與真實(shí)滲流壓力分布相同;為使?jié)B流模型在滲流特征上與真實(shí)的滲流相一致,需符合以下要求:滲流速度斷面面積為A,通過的滲透流流量為q,則平均流速為:v=q/A真實(shí)滲流僅發(fā)生在孔隙面積A內(nèi),因此真實(shí)流速為:v0=q/A于是
v/v0=A/A=n
“模型的平均流速要小于真實(shí)流速”3.2.2土的滲透定律z為位置水頭,是相對(duì)于基準(zhǔn)面的高差。u為壓力V為水的速度注:基準(zhǔn)面可以任意選定基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面1、伯努利方程1856年法國(guó)學(xué)者Darcy對(duì)砂土的滲透性進(jìn)行研究結(jié)論:水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比v=ki達(dá)西定律水力梯度,即沿滲流方向單位距離的水頭損失
2、達(dá)西定律i=h/L
k滲透系數(shù)cm/s砂土的滲透速度與水力梯度呈線性關(guān)系
v=kiivO砂土
v=ki
q=kAik是反映土體透水能力大小的綜合性指標(biāo)k越大土的透水能力越強(qiáng)
i=h/L達(dá)西定律適用范圍與起始水力坡降密實(shí)的粘土,需要克服結(jié)合水的粘滯阻力后才能發(fā)生滲透;同時(shí)滲透系數(shù)與水力坡降的規(guī)律還偏離達(dá)西定律而呈非線性關(guān)系i
o起始水力坡降虛直線簡(jiǎn)化達(dá)西定律適用于層流,不適用于紊流0iv密實(shí)粘土V=k(i-i0)3.2.3滲透試驗(yàn)與滲透系數(shù)1、室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定法時(shí)間t內(nèi)流出的水量常水頭試驗(yàn)—整個(gè)試驗(yàn)過程中水頭保持不變
適用于透水性大(k>10-3cm/s)的土,例如砂土。
Q=qtk=QL/Aht變水頭試驗(yàn)————整個(gè)試驗(yàn)過程水頭隨時(shí)間變化
截面面積a任一時(shí)刻t的水頭差為h,經(jīng)時(shí)段dt后,細(xì)玻璃管中水位降落dh,在時(shí)段dt內(nèi)流經(jīng)試樣的水量dQ=-adh
在時(shí)段dt內(nèi)流經(jīng)試樣的水量
dQ=kiAdt=kAh/Ldt
管內(nèi)減少水量=流經(jīng)試樣水量
-adh=kAh/Ldt
分離變量
積分
適用于透水性差,滲透系數(shù)小的粘性土
2、現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)r1和r2為觀測(cè)孔與抽水井之間的距離,h1和h2為觀測(cè)孔的水位高度。水力坡降:距井中心為r處水流經(jīng)過的面積為代入達(dá)西定律:出水q為正,基準(zhǔn)面在底面抽水試驗(yàn)——潛水井公式或(1)與層面平行的滲流的情況(水平滲透系數(shù))H1H2H3k1k2k3Hq1xq2xq3xqx通過整個(gè)土層的總滲流量qx應(yīng)為各土層滲流量之總和
3、成層土的等效滲透系數(shù)(2)垂直滲透系數(shù)
H1H2H3k1k2k3H根據(jù)水流連續(xù)定理,通過整個(gè)土層的滲流量等于通過各土層的滲流量
q3yq2yq1yqy各土層的相應(yīng)的水力坡降為i1、i2、…、in,總的水力坡降為i
總水頭損失等于各層水頭損失之和
代入H1H2H3k1k2k3Hq1xq2xq3xqx達(dá)西定律整個(gè)土層與層面平行的滲透系數(shù)
水平滲透系數(shù)H1H2H3k1k2k3H垂直滲透系數(shù)q3yq2yq1yqy整個(gè)土層與層面垂直的滲透系數(shù)
=
n
Hi=1
Kiy
HiKx近似由最不透水(最小)的一層滲透系數(shù)和厚度控制由最透水(最大)的一層滲透系數(shù)和厚度控制=
HKiy
n
i=1
Ky近似水平向Kx>垂直向Ky成層土:
Hi3.2.4影響滲透系數(shù)的主要因素(1)土的粒度成分土粒愈粗、大小愈均勻、形狀愈圓滑,滲透系數(shù)愈大細(xì)粒含量愈多,土的滲透性愈小,(2)土的密實(shí)度
土的密實(shí)度增大,孔隙比降低,土的滲透性也減小土愈密實(shí)滲透系數(shù)愈小
土的飽和度愈低,滲透系數(shù)愈小
(4)土的結(jié)構(gòu)
擾動(dòng)土樣與擊實(shí)土樣,土的滲透性比同一密度原狀土樣的小
(3)土的飽和度
(5)水的溫度(水的動(dòng)力粘滯系數(shù)
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