土力學(xué)地基與基礎(chǔ)課程講義土的滲透性

第3章土的滲透性和滲流力碎散性多孔介質(zhì)三相體系孔隙流體流動(dòng)滲透滲透性土具有被水、氣等液體透過的性質(zhì)滲透特性強(qiáng)度特性變形特性非飽和土的滲透性飽和土的滲透性概述能量差水、氣等在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象滲流量滲透變形石壩浸潤線透水層不透水層石壩壩基壩身滲流滲透壓力滲流量滲透變形透水層不透水層基坑板樁墻板樁圍護(hù)下的基坑滲流滲流量滲透變形滲透壓力滲流滑坡土的滲透性及滲透規(guī)律二維滲流及流網(wǎng)滲透力與滲透變形水頭梯度土坡穩(wěn)定分析§3.2土的滲透性與滲透規(guī)律一．滲流中的水頭與水力坡降二．滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律三．滲透系數(shù)的測定及影響因素能量方程滲流速度的規(guī)律滲透特性四．層狀地基的等效滲透系數(shù)地基的滲透系數(shù)一、滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BL透水層不透水層基坑ABLh1h2zAzBΔh00基準(zhǔn)面z：膀位置局水頭A點(diǎn)功總水依頭：B點(diǎn)漸總水勉頭：總水司頭：水力境坡降楚：二、穩(wěn)滲透身試驗(yàn)觀與達(dá)鹽西定顧律試驗(yàn)貞前提滋：層流斷面瞇平均首流速水力畝坡降1.韻滲透絕試驗(yàn)試驗(yàn)趙結(jié)果試驗(yàn)慨裝置淚：如圖試驗(yàn)額條件:h1，A，L=欲co塊ns推t量測陵變量:h2，V，TΔh慰=h1-h2Q=障V/你T2.殿達(dá)秧西定徹律滲透亭定律在層肅流狀哀態(tài)的拉滲流獲中，薯滲透拿速度鍵v與仿水力帝坡降鐵i的術(shù)一次咬方成河正比堤，并器與土壘的性駝質(zhì)有葡關(guān)。注意枕：V：裙假想箭滲流躍速度令，土勵(lì)體試棄樣全竿斷面悉的平施均滲幣流速襲度Vs：實(shí)致際平盯均滲泄流速癥度，鴉孔隙泰斷面撤的平零均滲至流速螞度A賢>魂AvQ＝樸VA教＝謀VsAvk:抱反周映土撓的透退水性襯能的形比例束系數(shù)事，稱懶為滲蔬透系畫數(shù)物理型意義仗：水岸力坡癢降i程＝1駐時(shí)的拜滲流唉速度單位引：m與m/圓s,硬c棕m/習(xí)s,峰m晉/s噴,滾m/付da吉y粗粒旅土：①礫陵石類源土中攪的滲毫流不害符合睡達(dá)西湖定律②砂豆土中剪滲透后速度vcr=適用覺條件ivovcrivi0層流出（線怨性流消）——波大部蠶分砂檢土，按粉土尿；疏繭松的昆粘土軌及砂魂性較欣重的投粘性閣土兩種未特例粘性父土：致密兇的粘宮土i>陽i0,迎v=鋪k(幼i注-潛i0)三、悲滲透廳系數(shù)嶺的測竊定及表影響弄因素室內(nèi)欄試驗(yàn)凍測定類方法常水葬頭試院驗(yàn)法變水欠頭試削驗(yàn)法井孔栽抽水?dāng)y試驗(yàn)井孔踢注水思試驗(yàn)1.交測瞇定方孫法野外制試驗(yàn)線測定業(yè)方法室內(nèi)洽試驗(yàn)儀方法確1—常水無頭試渡驗(yàn)法結(jié)果光整理試驗(yàn)劉裝置洪：如圖試驗(yàn)劈燕條件:Δh，A，L=句co波ns烘t量測院變量:V，ti=掌Δh基/LV=凍Qt塵=v皺Atv=蹄ki適用吼土類晴：透水柄性較夸大的癥砂性初土室內(nèi)本試驗(yàn)近方法2—變水罩頭試桿驗(yàn)法試驗(yàn)魯裝置彎：如圖試驗(yàn)掠條件:Δh變化，A，L=斃co艇ns堤t量測送變量:Δh，t對(duì)于杰透水稠性較士小的艷粘性帽土，應(yīng)采企用變泄水頭敢試驗(yàn)餅法結(jié)果斗整理:理論去依據(jù):t時(shí)刻桌：ΔhΔtdhdVe=乖-殊ad哨hdVo=k積iA痰dt繞=k分(Δh獅/L無)A糠dtdVe=d戲Vo流入藏量：流出伙量：連續(xù)頁性條余件：-a準(zhǔn)dh恢=丙k足(Δh幅/L番)A弱dt選擇辮幾組Δh1,Δh2,嘗t，計(jì)咳算相括應(yīng)的環(huán)k，鋒取平藍(lán)均值常水兇頭試灰驗(yàn)變水困頭試近驗(yàn)條件已知測定算定取值Δh玩=c夾on籮stΔh變化Δh，A警，LV，牙t重復(fù)則試驗(yàn)豎后，散取均獻(xiàn)值a，駐A，各LΔh，t室內(nèi)猾試驗(yàn)御方法不同逼時(shí)段厘試驗(yàn)狼，取襪均值適用粗粒破土粘性扔土2.承影響鋒因素土粒營特性流體科特性粒徑強(qiáng)大小降及級(jí)騰配孔隙斬比礦物且成分結(jié)構(gòu)悉和構(gòu)眉造水的恩動(dòng)力解粘滯療系數(shù)呼（水禿溫）飽和乒度（宿含氣萬量）—對(duì)k影響誕很大散，封殘閉氣位泡四、爆層狀挑地基僵的等腰效滲圾透系袖數(shù)等效界滲透萄系數(shù)確立能各層憑的ki根據(jù)壘滲流廢方向遭確定疫等效惕滲流暴系數(shù)天然券土層賀多呈聾層狀H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL1122不透渴水層水平凝滲流條件竹:等效紡滲透握系數(shù)誘:qx=vxH=揪kxiHΣqix=ΣkiiiHiH1H2H3HΔhk1k2k3xz豎直劉滲流v承壓習(xí)水條件肚:等效誓滲透戰(zhàn)系數(shù)額:vi=泄ki(Δhi/Hi)水平渴滲流厲情形垂直霉?jié)B流輪情形條件已知等效推定§3琴.3不平雨面滲恰流與樸流網(wǎng)La濫pl溉ac無e方程一、紅平面納滲流無的基藥本方口程及免求解連續(xù)陡性條殖件假定：Δh對(duì)于阿穩(wěn)定套滲流h=廁h(島x,窩z)陰,連v=恥v(公x,尋z)取單投寬：dy滾=1與時(shí)桑間無紡關(guān)達(dá)西腰定律平面爸滲流交的基奮本方喉程1.口基撲本方練程連續(xù)漢性條供件達(dá)西咸定律假定La喂pl濱ac靜e方程①與講kx,倡kz無關(guān)②滿膽足它韻的是湯兩個(gè)通共軛胃調(diào)合覽函數(shù)庸—株—?jiǎng)萆雍瘮?shù)近和流芒函數(shù)特點(diǎn)描述哈滲流榆場內(nèi)表部的羊測管胡水頭殲的分焦布，戴是平萄面穩(wěn)取定滲嫌流的架基本武方程叨式2.絡(luò)求檔解方團(tuán)法基本為方程邊界鴉條件解析亮方法適用款于邊杏界條烏件簡窯單的舍情況通解攤：兩瓦個(gè)共繼軛調(diào)謹(jǐn)和函憑數(shù)勢(shì)函閑數(shù)Φ(卷x,票z)流函嫂數(shù)Ψ(桂x,屬z)等勢(shì)及線流線邊界腿條件特定坦解二、苦流網(wǎng)難的繪澡制及藥應(yīng)用流網(wǎng)凍——滲流掙場中怕的兩殺族相終互正絡(luò)交曲骨線—荒—等蛾勢(shì)線括和流謙線所蒸形成農(nóng)的網(wǎng)摩絡(luò)狀擱曲線菊簇。流線披——水質(zhì)課點(diǎn)運(yùn)賺動(dòng)的桐軌跡膠線。等勢(shì)雄線—街—測管匯水頭澇相同鼻的點(diǎn)舉之連森線豎。流網(wǎng)附法—句—通過則繪制機(jī)流線魂與勢(shì)舞線的蓄網(wǎng)絡(luò)懷狀曲左線簇策來求警解滲魄流問屋題?；竟谝?.架正繭交性倦：流姐線與虜?shù)葎?shì)敗線必尾須正順交H△h0lsls2.騾各夸個(gè)網(wǎng)賺格的勵(lì)長寬嘩比c概應(yīng)為貿(mào)常數(shù)漠。取c=頓1，即驚為曲池邊正擾方形3.憤在無邊界任上滿躲足流透場邊宣界條加件要致求，伏保證知解的淹唯一岸性。ABCDlsH△h00ls繪制崇方法根據(jù)督滲流趣場的心邊界虹條件確定休邊界段流線槽和首段尾等帳勢(shì)線正交擦性曲邊塌正方赤形流線→等勢(shì)配線→反復(fù)價(jià)修改銅，調(diào)英整精度纏較高壘的流乳網(wǎng)圖初步槽繪制貌流網(wǎng)流網(wǎng)元特點(diǎn)與上供下游棚水位劍變化位無關(guān)Δh=c崗on超st；與k無關(guān)吐；等勢(shì)拍線上扔各點(diǎn)夏測管爪水頭h相等觀；相鄰內(nèi)等勢(shì)酒線間己的水餅頭損逢失相巴等；各流品槽的路滲流餓量相搶等。總水筒頭差△h實(shí)際彎應(yīng)用確定味流速確定伏流量水力第坡降§3滑.4歷滲嫂透破檔壞與白控制一、貓滲透饒力（動(dòng)革水力桃）試驗(yàn)唉觀察Δh毀>0水在廳流動(dòng)畢時(shí)，覆水流母受到弄來自放土骨疏架的鴿阻力每，同旗時(shí)流汁動(dòng)的們孔隙灑水對(duì)確土骨起架產(chǎn)疑生一疊個(gè)摩暖擦、距拖曳頂力。滲透忙力j——際滲透估作用仙中，踢孔隙畢水對(duì)耳土骨隸架的聾作用萍力，站方向削與滲侵流方熟向一貌致。滲透拴變形滲透歉力Δh叮=0靜水支中，代土骨衡架會(huì)卡受到顫浮力池作用刻。h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水參器abP2WP1R靜水錢中的幻玉土體A=仆1W=Lγsa念t＝L啊(γ’偏+γw)P1=γwhwP2=γwh2R瓜=掙?R娘+碼P2=香W野+輪P1R魯+γwh2=圍L(γ’京+γw)存+γwhwR壤=γ’L土水衛(wèi)整體避分析h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2WP1RA=奮1W=Lγsa柜t＝L成(γ’出+γw)P1=γwhwP2=γwh1R正=棒?R留+亂P2=炮W罵+致P1R余+γwh1=率L(γ’池+γw)雙+γwhwR古=γ’L繞－γwΔh滲流評(píng)中的喘土體靜水谷中的虹土體R牽=γ’L趨－γwΔhR厚=γ’L滲流廳中的音土體向上列滲流載存在柴時(shí)，濾網(wǎng)演支持料力減少水與責(zé)土之秀間的續(xù)作用衫力－爸滲流銳的拖語曳力總滲贊透力J妖=γwΔh滲透逆力j壘=澆J/漁V士=γwΔh妄/L闊=γwij釘=γwi--見-體樣積力R我=γ’L探－γwΔh滲流磨中的籮土體倉所受協(xié)濾網(wǎng)嫌支持驅(qū)力向上沫滲流救存在絕時(shí)，饒濾網(wǎng)顧支持浸力減甘少臨界懶水力累坡降i貼=Δh恐/L交=γ’/γwicr=γ’桑/墳γwγ’L嘆－γwΔh寬=韻0滲透消力的馳性質(zhì)物理煌意義炎：單位拖土體很內(nèi)土痛骨架倦所受逆到的畜滲透還水流許的拖嘆曳力積，它塑是體積立力j升=γwi大小羨：方向擺：與滲醉流方不向一渡致作用族對(duì)象靠：土骨蜓架利用濃流網(wǎng)連求滲塵透力復(fù)雜竊條件總滲乓透力大識(shí)小腳：jx網(wǎng)格顧面積方壞向驢：與流犯線一禁致作用抗點(diǎn)：形心流網(wǎng)翅較密慣處i覺較大捕，該小處滲頭透力軌也大不同憲位置御的滲課透力糖對(duì)土體厘穩(wěn)定低性的閑影響艙不同H△h0lsls基本魔類型二、攀滲透般變形（滲劉透破穴壞）流土管涌土工痰建筑吉物及得地基麥由于炊滲流揚(yáng)作用穩(wěn)而出汪現(xiàn)的蠻變形澡或破械壞形成銹條件防治晚措施1.鏈流貧土在向愚上的蔑滲透廳作用混下，手表層鍵局部禁土體悶顆粒漆同時(shí)骨發(fā)生色懸浮孕移動(dòng)虛的現(xiàn)院象。粘性土k1<<k2砂性土k2壩體滲流原因漁：形成慘條件Fs:安全零系數(shù)1.孝5～麗2.呈0[緩i開]損:允許蘿坡降i抄<廁icr:i全=塑icr:i嫁>禾icr:土體戶處于寫穩(wěn)定木狀態(tài)土體擱發(fā)生皆流土桶破壞土體侮處于記臨界長狀態(tài)經(jīng)驗(yàn)司判斷燈：管涌2.段管涌原因勞：內(nèi)因——有足哨夠多驢的粗莫顆粒新形成簽大于訊細(xì)粒坊直徑補(bǔ)的孔撲隙外因——滲透歐力足無夠大在滲般流作傳用下隸，一容定級(jí)挑配的縮慧無粘針性土魚中的憐細(xì)小瓜顆粒期，通爽過較作大顆壯粒所凳形成融的孔掛隙發(fā)鋒生移鍋動(dòng)，吳最終療在土目中形利成與親地表妹貫通辮的管發(fā)道。管涌破壞流土狡與管丙涌的京比較流土土體碎局部摘范圍拼的顆圍粒同真時(shí)發(fā)鹿生移沫動(dòng)管涌只發(fā)嗎生在濱水流構(gòu)滲出偵的表厘層只要呈滲透減力足昂夠大脾，可觸發(fā)生紐奉在任期何土愚中破壞員過程桂短導(dǎo)致拾下游勸坡面培產(chǎn)生秩局部懷滑動(dòng)脂等現(xiàn)象位置土類歷時(shí)后果土體利內(nèi)細(xì)欄顆粒襖通過河粗粒植形成更的孔繳隙通粉道移筆動(dòng)可發(fā)脊生于壯土體蠻內(nèi)部板和滲甘流溢饒出處一般形發(fā)生埋在特腿定級(jí)朋配的狠無粘件性土甜或分罰散性封粘土破壞公過程取相對(duì)女較長導(dǎo)致灘結(jié)構(gòu)線發(fā)生秋塌陷舊或潰激口3.祥防乒治措錄施增大新[i須]：下游堪增加鑄透水難蓋重防治流土減小睬i尺：上游取延長翁滲徑爬；下游撞減小午水壓防治管涌改善肢幾何爪條件湯：設(shè)反階濾層丑等改善解水力四條件圾：減小陵滲透查坡降3.4.穗1扁概述土體丹受力嚷后的速三個(gè)步問題療：三相誦如何飯分擔(dān)胃外力意？全畝部由吉顆粒羅承擔(dān)卸？三相炭間的墓應(yīng)力插如何愈傳遞哈和相片互轉(zhuǎn)艘化？它們潮與土烏的變證形和悠強(qiáng)度孫有何而關(guān)系襯？§3孤-4壤有驚效應(yīng)眼力原河理●四大巾定律去：1壓縮菌定律狠（d眾e腸=筋-混a病d觀p）2菊Co帖ul御om理b強(qiáng)度會(huì)定律3避Da姜ch夸y定律(硬v捷=墻k摧i私)4有效翠應(yīng)力中原理構(gòu)成天了整葵個(gè)土菌力學(xué)斜學(xué)科蘆的結(jié)祖構(gòu)體店系?！裼行c應(yīng)力社原理描述亮總應(yīng)崖力、拆有效身應(yīng)力競和孔輛隙壓鹽力三唇者之甲間的鋒關(guān)系快的理插論原綁理.當(dāng)土誘體承潮受力鏈系時(shí)許，作鐘用于攻任一淹平面堤上的總應(yīng)龍力是由慮土骨斜架所暑發(fā)揮悅的有效浴應(yīng)力和孔仰隙中識(shí)流體他所承罰受的孔隙腔壓力來共令同承浮擔(dān)。Te熱rz彈ag際hi皺1紋92督5年登最先勺提出§3偽-4朽有虹效應(yīng)遵力原甘理3.4.膜2挽有效別應(yīng)力嘩原理●肺表懸達(dá)盞式（飽掩和土塑、非劍飽和就土）●實(shí)驗(yàn)悅驗(yàn)證●幾點(diǎn)塘說明●不同攏條件盆、不荒同土衫有效匪應(yīng)力妨的物飾理含爆義●有效泄應(yīng)力稍原理營的工集程應(yīng)宏用§3屆-4邊有殃效應(yīng)崇力原獨(dú)理●表達(dá)嘆式A=基A寶s跨+繪Aw風(fēng)+廣A抵aP瞇=抹Ps刺+牙P摟w顆+問PaPs脾=

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=’他+潛uw※姑對(duì)于部分慎飽和暢土（館非飽劑和土半）19爺55逢,畢很肖普遭Bi惰sh裂op方提出休：式中鏈:贈(zèng)——疼由詞孔隙匯氣壓溫力；——稀由采孔隙陜水壓若力（斯總小僵于孔基隙氣慣壓力失，導(dǎo)誰致孔隙水呈表面將受張集力作爹用）妨；——汽毛耍細(xì)水燈壓力抓；——甜與須飽和刷度有明關(guān)的昨系數(shù)沙：飽政和土召，絲式；理想誦干土漠，恢。說枝明：非飽費(fèi)和土僚研究敞尚處唐于起確步階搏段，頃有待泡深入哭研究要，但沸較復(fù)蒼雜?！駥?shí)驗(yàn)房誠驗(yàn)證●幾點(diǎn)體說明※土的盤有效行應(yīng)力命與粒芝間應(yīng)令力農(nóng)具砍有相妙同的這含義旬?！锢硇蝺?nèi)涵：實(shí)質(zhì)寄上是菠對(duì)于討總應(yīng)閃力作示用面燥積上吹經(jīng)邊過鏟土顆稈粒之券間傳字遞的畝平均段應(yīng)力光?！行袘?yīng)力既不可櫻測，喂只能冷測孔黎隙水各壓力駕，反牢算之※孔隙醉水壓包力各鈔向相撫等，愧因而克不會(huì)尺造成言土體悔壓縮白；※有效搏應(yīng)力動(dòng)屬于挖土顆護(hù)粒骨粉架間兩的直慚接作弱用力巧,截只有缺有效柜應(yīng)力會(huì)礎(chǔ)導(dǎo)致坑土體們產(chǎn)生國壓縮貨變形遙、發(fā)俊生強(qiáng)迷度變旬化，縮慧因此愧，開土體隔變形血、破列壞研扁究的儀關(guān)鍵起在于悼土體漁有效藥應(yīng)力明?！癫煌銞l件夠、不著同土拴有效廳應(yīng)力民的物俱理含穗義(1顯)極找細(xì)粒勁土：虧分子鄉(xiāng)豐間的若作用賠力有效勒應(yīng)力

粒間綁應(yīng)力障與分夢(mèng)子作掩用力泰的綜伍合反熱映(2屆)高淚塑性撫飽和培細(xì)粒趙粘土主：粒介間水下膜很泊厚，攔土粒刪尖很帶少有棋接觸有效系應(yīng)力

主要努反映畢為顆銜粒之器間的炮分子路力；(3嚴(yán))非攔飽和舟土：制孔隙戲壓力

孔隙紛氣壓咱力螺+貴孔隙雖水壓兔力●有效糕應(yīng)力侍原理涼的工計(jì)程應(yīng)溪用各類晉設(shè)計(jì)鵲計(jì)算借問題貧——陣“有吊效應(yīng)保力法群”●地基丹沉降鉛計(jì)算畜，地男下水活位以速下均購采用瞧土體擠有效疊自重沫應(yīng)力●有效獻(xiàn)應(yīng)力演喪失岔是砂餡土液蓬化的問根本謙原因洋，提攏高有香效(述固結(jié)伏)應(yīng)返力走是防經(jīng)治振鋪動(dòng)液超化的葛措施仇之一●有效拌應(yīng)力手原理撫提出章后，伐庫侖惰強(qiáng)度奪理論狐改用雙有效鑼應(yīng)力淹表述●粘性駕土抗眼剪強(qiáng)闖度指矛標(biāo)通倆常分染為總墾應(yīng)力組指標(biāo)做、有蠅效應(yīng)膨力指纖標(biāo)●地基剖承載拐力計(jì)鋸算時(shí)豈均采駛用土籍體的