土中水的運動規(guī)律課件

土中水的運動規(guī)律

第三章土中水的運動規(guī)律第三章第三章土中水的運動規(guī)律

§3.2土的滲透性§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用§3.4土的凍結(jié)機理§3.1土的毛細(xì)性第三章土中水的運動規(guī)律§3.2土的滲透性§3.3流表面張力原來液體與氣體相接觸時，會形成一個表面層，在這個表面層內(nèi)存在著的相互吸引力就是表面張力，它能使液面自動收縮。表面張力是由液體分子間很大的內(nèi)聚力引起的。處于液體表面層中的分子比液體內(nèi)部稀疏，所以它們受到指向液體內(nèi)部的力的作用，使得液體表面層猶如張緊的橡皮膜，有收縮趨勢，從而使液體盡可能地縮小它的表面面積。我們知道，球形是一定體積下具有最小的表面積的幾何形體。因此，在表面張力的作用下，液滴總是力圖保持球形，這就是我們常見的樹葉上的水滴按近球形的原因?！?.1土的毛細(xì)性§3土中水的運動規(guī)律

表面張力原來液體與氣體相接觸時，會形成一個表面層，在這個表面土中毛細(xì)現(xiàn)象是指土中水在表面張力作用下，沿著細(xì)小孔隙向上及向其它方向移動的現(xiàn)象，這種細(xì)小孔隙中的水稱為毛細(xì)水。上升高度:πr2hcγw=2πrTcosα毛細(xì)水分布在土粒內(nèi)部相互貫通的孔隙可以看成許多形狀不一、直徑互異、彼此連通的毛細(xì)管毛細(xì)升高與孔徑成反比粘土粉土砂土礫石分析對象:

水柱§3土中水的運動規(guī)律

§3.1土的毛細(xì)性土中毛細(xì)現(xiàn)象是指土中水在表面張力作用下，沿著細(xì)小孔隙向上及向毛細(xì)水的上升是引起路基凍害的因素之一；對于房屋建筑，毛細(xì)水的上升會引起地下室過分潮濕；毛細(xì)水的上升可能引起土的沼澤化和鹽漬化，對土木工程及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)都有很大影響。土的毛細(xì)現(xiàn)象對工程的影響§3土中水的運動規(guī)律

§3.1土的毛細(xì)性毛細(xì)水的上升是引起路基凍害的因素之一；土的毛細(xì)現(xiàn)象對工程的影毛細(xì)水帶§3土中水的運動規(guī)律

毛細(xì)網(wǎng)狀水帶，它位于毛細(xì)水帶的中部

正常毛細(xì)水帶，又稱毛細(xì)飽和帶，它位于毛細(xì)水帶的下部，與地下潛水連通。

毛細(xì)懸掛水帶，又稱上層毛細(xì)水帶，它位于毛細(xì)水帶的上部。

§3.1土的毛細(xì)性毛細(xì)水帶§3土中水的運動規(guī)律毛細(xì)網(wǎng)狀水帶，它位于毛細(xì)水帶毛細(xì)水上升高度、上升速度與土顆粒大小關(guān)系毛細(xì)水在土中不是勻速上升的，而是隨著高度的增加而減慢，直至接近最大高度時，漸趨近于零。從粒徑而言，在較粗顆粒土中，毛細(xì)水上升開始進(jìn)行得很快，以后逐漸緩慢，而且較粗顆粒的曲線為細(xì)顆粒的曲線所穿過，這說明細(xì)顆粒土毛細(xì)水上升高度較大，但上升速度較慢?！?.1土的毛細(xì)性§3土中水的運動規(guī)律

毛細(xì)水上升高度、上升速度與土顆粒大小關(guān)系毛細(xì)水在土中不是勻速毛細(xì)壓力§3土中水的運動規(guī)律

圖中兩個土粒（假想是球體）的接觸面間有一些毛細(xì)水，由于土粒表面的濕潤作用，使毛細(xì)水形成彎液面。在水和空氣的分界面上產(chǎn)生的表面張力T是沿著彎液面切線方向作用的，它促使兩個土粒互相靠攏，在土粒的接觸面上就產(chǎn)生一個壓力，稱為毛細(xì)壓力pc。由毛細(xì)壓力所產(chǎn)生的土粒間的粘結(jié)力稱為假內(nèi)聚力。當(dāng)砂土完全干燥時，顆粒間沒有孔隙水，當(dāng)砂土完全浸沒在水中，孔隙中完全充滿水時，孔隙水不存在彎液面，這兩種情況下毛細(xì)壓力也就消失了。假凝聚力§3.1土的毛細(xì)性毛細(xì)壓力§3土中水的運動規(guī)律圖中兩個土粒（假想是球體）的§3土中水的運動規(guī)律

碎散性多孔介質(zhì)三相體系孔隙流體流動滲流水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象滲透性土具有被水、氣等液體透過的性質(zhì)滲透特性強度特性變形特性非飽和土的滲透性飽和土的滲透性能量差§3土中水的運動規(guī)律碎散性多孔介質(zhì)三相體系孔隙流體流動滲§3土中水的運動規(guī)律

滲流量滲透變形土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤線透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流§3土中水的運動規(guī)律滲流量滲透變形土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸§3土中水的運動規(guī)律

滲水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§3土中水的運動規(guī)律滲水壓力滲流量滲透變形透水層不透水層§3土中水的運動規(guī)律

滲流量透水層不透水層天然水面水井滲流漏斗狀潛水面Q§3土中水的運動規(guī)律滲流量透水層不透水層天然水面水井滲流§3土中水的運動規(guī)律

滲流量原地下水位滲流時地下水位渠道滲流§3土中水的運動規(guī)律滲流量原地下水位滲流時地下水位渠道滲§3土中水的運動規(guī)律

滲流滑坡滲流滑坡§3土中水的運動規(guī)律滲流滑坡滲流滑坡§3土中水的運動規(guī)律

滲流量滲透變形滲水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)滲透力與滲透變形土坡穩(wěn)定分析擋水建筑物集水建筑物引水結(jié)構(gòu)物基坑等地下施工邊坡滲流§3土中水的運動規(guī)律滲流量滲透變形滲水壓力滲流滑坡土的滲§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

一．滲流中的水頭與水力坡降二．滲透試驗與達(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)§3.2土的滲透性五．動水力及滲透破壞§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律一．滲流中的水§3土中水的運動規(guī)律

一．滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BL§3.2土的滲透性透水層不透水層基坑板樁墻§3土中水的運動規(guī)律一．滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BL§3ABL§3土中水的運動規(guī)律

一．滲流中的水頭與水力坡降h1h2zAzBΔh00基準(zhǔn)面水力坡降線§3.2土的滲透性總水頭－單位質(zhì)量水體所具有的能量z：位置水頭u/γw：壓力水頭V2/(2g)：流速水頭≈0A點總水頭：B點總水頭：總水頭：水力坡降(水頭梯度）：ABL§3土中水的運動規(guī)律一．滲流中的水頭與水力坡降h1§3.2土的滲透性二.滲透試驗與達(dá)西定律試驗前提：層流Δh↑，q↑A↑，q↑

L↑，q↓斷面平均流速水力坡降1.滲透試驗§3土中水的運動規(guī)律

試驗結(jié)果試驗裝置：如圖試驗條件:

h1，A，L=const量測變量:

h2，Q，TΔh=h1-h2q=Q/TQ§3.2土的滲透性二.滲透試驗與達(dá)西定律試驗前提：層2.

達(dá)西定律滲透定律§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)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)。二.滲透試驗與達(dá)西定律注意：AAvV：假想滲流速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度Vs：實際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度A>AvQ＝VA＝VsAvk:反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降i＝1時的滲流速度單位：mm/s,cm/s,m/s,m/day2.達(dá)西定律滲透定律§3.2土的滲透性§3土中水的2.達(dá)西定律§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

二.滲透試驗與達(dá)西定律粗粒土：①礫石類土中的滲流不符合達(dá)西定律②砂土中滲透速度vcr=0.3-0.5cm/s

適用條件ivovcrivoi0層流（線性流）——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土

兩種特例粘性土：致密的粘土i>i0,v=k(i-i0

)2.達(dá)西定律§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律三.滲透系數(shù)的測定及影響因素室內(nèi)試驗測定方法野外試驗測定方法§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

常水頭試驗法變水頭試驗法井孔抽水試驗井孔注水試驗1.測定方法三.滲透系數(shù)的測定及影響因素室內(nèi)試驗測定方法§3.2土§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

室內(nèi)試驗方法1—常水頭試驗法三.滲透系數(shù)的測定及影響因素1.測定方法結(jié)果整理試驗裝置：如圖試驗條件:

Δh，A，L=const量測變量:

Q，ti=Δh/LQ=qt=vAtv=ki適用土類：透水性較大的砂性土§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律室內(nèi)試驗方法§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

三.滲透系數(shù)的測定及影響因素1.測定方法室內(nèi)試驗方法2—變水頭試驗法試驗裝置：如圖試驗條件:

Δh變化，A，L=const量測變量:

Δh

，t透水性較小的粘性土常水頭法僅適用于：透水性較大的砂性土§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律三.滲透系數(shù)tt+Δt§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

三.滲透系數(shù)的測定及影響因素1.測定方法室內(nèi)試驗方法2—變水頭試驗法結(jié)果整理:理論依據(jù):t時刻：

ΔhΔtdhdVe=-adhdVo=kiAdt=k(Δh/L)AdtdVe=dVo流入量：流出量：連續(xù)性條件：-adh=k(Δh/L)Adt選擇幾組Δh1,

Δh2,t，計算相應(yīng)的k，取平均值tt+Δt§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律三§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

常水頭試驗變水頭試驗條件已知測定算定取值Δh=constΔh變化Δh，A，LQ，t重復(fù)試驗后，取均值a，A，LΔh，t室內(nèi)試驗方法1.測定方法三.滲透系數(shù)的測定及影響因素不同時段試驗，取均值適用粗粒土粘性土§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律常水頭試驗變水

野外測定方法－抽水試驗和注水試驗法優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù)§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

1.測定方法三.滲透系數(shù)的測定及影響因素地下水位≈測壓管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水層觀察井A=2πrhi=dh/dr缺點：費用較高，耗時較長實驗方法：理論依據(jù)：野外測定方法－抽水試驗和注水試驗法優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠2.影響因素粒徑大小及級配孔隙比礦物成分結(jié)構(gòu)§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

三.滲透系數(shù)的測定及影響因素水的動力粘滯系數(shù)飽和度（含氣量）—對k影響很大，封閉氣泡2.影響因素粒徑大小及級配§3.2土的滲透性§3土中四.層狀地基的等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù)(平均滲透系數(shù)）確立各層的ki根據(jù)滲流方向確定等效滲流系數(shù)§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

天然土層多呈層狀四.層狀地基的等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù)(平均滲透系數(shù)）確立各H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL四.層狀地基的等效滲透系數(shù)§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

1122不透水層水平滲流條件:等效滲透系數(shù):qx=vxH=kxiHΣqix=ΣkiiiHiH1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL四.層H1H2H3HΔhk1k2k3xz四.層狀地基的等效滲透系數(shù)§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

豎直滲流:v承壓水條件:等效滲透系數(shù):vi=ki(Δhi/Hi)H1H2H3HΔhk1k2k3xz四.層狀地基的等效滲透系數(shù)水平滲流情形垂直滲流情形條件已知等效推定§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

四.層狀地基的等效滲透系數(shù)水平滲流情形垂直滲流情形條件已知等效推定§3.2土的滲透性算例說明

§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律

按層厚加權(quán)平均，由較大值控制倒數(shù)層厚加權(quán)平均，由較小值控制四.層狀地基的等效滲透系數(shù)算例說明§3.2土的滲透性§3土中水的運動規(guī)律按層一.滲透力試驗觀察Δh=0靜水中，土骨架會受到浮力作用。Δh>0水在流動時，水流受到來自土骨架的阻力，同時流動的孔隙水對土骨架產(chǎn)生一個摩擦、拖曳(ye)力。滲透力j

——滲透作用中，孔隙水對土骨架的作用力，方向與滲流方向一致。§3土中水的運動規(guī)律

滲透變形滲透力h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器ab§3.2土的滲透性五.動水力（滲透力）及滲透破壞（滲透變形）一.滲透力試驗觀察Δh=0靜水中，土骨架會受到?。ㄒ唬B透力§3土中水的運動規(guī)律

h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器ab土粒滲流j§3.2土的滲透性（一）滲透力§3土中水的運動規(guī)律h1Δhh200hwL§3土中水的運動規(guī)律

h200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2WP1R靜水中的土體A=1W=Lγsat＝L(γ’+

γw)P1

=γwhwP2

=γwh2R=?R+P2=W+P1R+γwh2=L(γ’+γw)+γwhw

R=γ’L土水整體分析§3.2土的滲透性（一）滲透力§3土中水的運動規(guī)律h200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2§2土中水的運動規(guī)律

h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2WP1R靜水中的土體A=1W=Lγsat＝L(γ’+

γw)P1

=γwhwP2

=γwh1R=?R+P2=W+P1R+γwh1=L(γ’+γw)+γwhw

R=γ’L－γwΔhR=γ’L滲流中的土體§3.2土的滲透性（一）滲透力§2土中水的運動規(guī)律h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器§3土中水的運動規(guī)律

h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2WP1R靜水中的土體A=1R=γ’L－γwΔhR=γ’L滲流中的土體向上滲流存在時，濾網(wǎng)支持力減少減少的部分由誰承擔(dān)？水與土之間的作用力－滲流的拖曳力總滲透力J=γwΔh滲透力j=J/V=γwΔh/L=γwij=

γwi§3.2土的滲透性（一）滲透力§3土中水的運動規(guī)律h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器§3土中水的運動規(guī)律

h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abP2WP1RA=1R=γ’L－γwΔh滲流中的土體所受濾網(wǎng)支持力向上滲流存在時，濾網(wǎng)支持力減少臨界水力坡降i=Δh/L=γ’/γwicr=

γ’/γwγ’L－γwΔh=0§3.2土的滲透性（一）滲透力§3土中水的運動規(guī)律h1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器§3土中水的運動規(guī)律

P2WP1Rh1Δhh200hwL土樣濾網(wǎng)貯水器abA=1P1+Ww+J’=P2水體的平衡條件j=γwiγwhw+γwL+j’L=

γwh1W’JWwJ’=R+P2P1P1

=γwhwP2

=γwh1Ww=Lγw土水隔離分析§3.2土的滲透性（一）滲透力§3土中水的運動規(guī)律P2WP1Rh1Δhh200hwL土§2土中水的運動規(guī)律

滲透力的性質(zhì)物理意義：單位土體內(nèi)土骨架所受到的滲透水流的拖曳力，它是體積力j=γwi大小：方向：與滲流方向一致作用對象：土骨架§3.2土的滲透性（一）滲透力§2土中水的運動規(guī)律滲透力的性質(zhì)物理意義：單位土體內(nèi)土骨基本類型流土管涌§3土中水的運動規(guī)律

土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞形成條件防治措施§3.2土的滲透性（二）滲透變形（滲透破壞）基本類型流土管涌§3土中水的運動規(guī)律土工建筑物及地基由粘性土k1<<k2砂性土k2壩體1.基本類型流土在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象§3土中水的運動規(guī)律

滲流原因：§3.2土的滲透性（二）滲透變形粘性土k1<<k2砂性土k2壩體1.基本類型流土在向上的1.基本類型管涌原因：內(nèi)因——有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙外因——滲透力足夠大

在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道。§3土中水的運動規(guī)律

管涌管涌破壞§3.2土的滲透性（二）滲透變形1.基本類型管涌原因：內(nèi)因——有足夠多的粗顆粒形成大于1.基本類型流土與管涌的比較流土土體局部范圍的顆粒同時發(fā)生移動管涌只發(fā)生在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中破壞過程短導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等現(xiàn)象位置土類歷時后果土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成的孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分散性粘土破壞過程相對較長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口§土中水的運動規(guī)律

§3.2土的滲透性（二）滲透變形1.基本類型流土與管涌的比較流土土體局部范圍的顆粒同時Fs:

安全系數(shù)2.0～2.5§3土中水的運動規(guī)律

[i]:

允許坡降i<icr:i=

icr:i>icr:土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體發(fā)生流土破壞土體處于臨界狀態(tài)流土經(jīng)驗判斷：§3.2土的滲透性（二）滲透變形2.形成條件Fs:安全系數(shù)2.0～2.5§3土中水的運動規(guī)律[較均勻土（Cu≤10）§3土中水的運動規(guī)律

2.形成條件管涌幾何條件水力條件一般發(fā)生在無粘性土中級配孔隙及細(xì)粒判定非管涌土粗顆粒形成的孔隙小于細(xì)顆粒不均勻土（Cu>10）不連續(xù)連續(xù)d0=0.25d20細(xì)粒含量>35%細(xì)粒含量<25%細(xì)粒含量=25-35%d0

<d3d0

>d5d0=d3-d5管涌土過渡型土非管涌土非管涌土管涌土過渡型土幾何條件P(%)lgd骨架充填料P53d5d3§3.2土的滲透性（二）滲透變形較均勻土§3土中水的運動規(guī)律2.形成條件管涌幾何條件水力水力條件：i>icr5101520253035402.01.51.00.50icrCu流土過渡管涌§3土中水的運動規(guī)律

2.形成條件Cu>20時,icr=0.25-0.30[i]=0.10-0.15蘇聯(lián)：中國：水力坡降級配連續(xù)土級配不連續(xù)土破壞坡降icr0.20-0.400.1-0.3允許坡降[i]0.15-0.250.1-0.2§3.2土的滲透性（二）滲透變形水力條件：i>icr51015增大[i]：下游增加透水蓋重

§3土中水的運動規(guī)律

防治流土土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤線透水層不透水層減小i：上游延長滲徑；下游減小水壓防治管涌改善幾何條件：設(shè)反濾層等改善水力條件：減小滲透坡降§3.2土的滲透性（二）滲透變形3.防治措施

增大[i]：下游增加透水蓋重§3土中水的運動規(guī)律防治§3.2平面滲流與流網(wǎng)Laplace方程一.平面滲流的基本方程及求解連續(xù)性條件假定：§3土中水的運動規(guī)律

ΔhΔh恒定穩(wěn)定滲流h=h(x,z),v=v(x,z)取單寬：dy=1與時間無關(guān)達(dá)西定律平面滲流的基本方程1.基本方程§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用§3.2平面滲流與流網(wǎng)Laplace方程一.平面滲流的一.平面滲流的基本方程及求解§3土中水的運動規(guī)律

連續(xù)性條件達(dá)西定律假定Laplace方程1.基本方程§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用一.平面滲流的基本方程及求解§3土中水的運動規(guī)律一.平面滲流的基本方程及求解2.求解方法

解析方法§3土中水的運動規(guī)律

試驗比擬方法（電比擬方法）數(shù)值方法圖解法流網(wǎng)——近似求解方法適用于邊界條件簡單的情況通解：兩個共軛調(diào)和函數(shù)勢函數(shù)Φ(x,z)流函數(shù)Ψ(x,z)等勢線流線相互正交邊界條件特定解差分法、有限元方法，精度高，應(yīng)用愈來愈廣泛利用滲流場和電場均服從Laplace方程這一特點，按一定比例制作模型，用電場中的等勢線和流線來模擬滲流場中的等勢線和流線，以達(dá)到確定滲流場中滲流要素的目的。理論基礎(chǔ)：解析法的結(jié)果§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用一.平面滲流的基本方程及求解2.求解方法解析方法§二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用流網(wǎng)——滲流場中的兩族相互正交曲線——等勢線和流線所形成的網(wǎng)絡(luò)狀曲線簇。流線——水質(zhì)點運動的軌跡線。等勢線——測管水頭相同的點之連線。流網(wǎng)法——通過繪制流線與勢線的網(wǎng)絡(luò)狀曲線簇來求解滲流問題?！?土中水的運動規(guī)律

H△h0§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用流網(wǎng)——滲流場中的兩族相互正基本要求1.正交性：流線與等勢線必須正交二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用§3土中水的運動規(guī)律

H△h0lsls2.各個網(wǎng)格的長寬比c應(yīng)為常數(shù)。取c=1，即為曲邊正方形3.在邊界上滿足流場邊界條件要求，保證解的唯一性?！?.3流網(wǎng)及其應(yīng)用基本要求1.正交性：流線與等勢線必須正交二.流網(wǎng)的繪制及ABCDlsH△h00ls二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用§3土中水的運動規(guī)律

繪制方法一個高精度的流網(wǎng)圖，需經(jīng)過多次的修改后才能完成。根據(jù)滲流場的邊界條件確定邊界流線和首尾等勢線正交性曲邊正方形初步繪制流網(wǎng)流線→等勢線→反復(fù)修改，調(diào)整精度較高的流網(wǎng)圖§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用ABCDlsH△h00ls二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用§3土中流網(wǎng)特點與上下游水位變化無關(guān)Δh=const；與k無關(guān)；等勢線上各點測管水頭h相等。二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用§3土中水的運動規(guī)律

H△h0lsls§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用流網(wǎng)特點與上下游水位變化無關(guān)Δh=const；二.流§3土中水的運動規(guī)律

一.滲透力利用流網(wǎng)求滲透力復(fù)雜條件總滲透力大?。簀x網(wǎng)格面積

方向：與流線一致作用點：形心

流網(wǎng)較密處i較大，該處滲透力也大不同位置的滲透力對土體穩(wěn)定性的影響不同H△h0lsls§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用§3土中水的運動規(guī)律一.滲透力利用流網(wǎng)求滲透力復(fù)雜條件測管水頭h實際應(yīng)用確定孔壓確定流速確定流量二.流網(wǎng)的繪制及應(yīng)用§3土中水的運動規(guī)律

水力坡降H△h0lsls§3.3流網(wǎng)及其應(yīng)用測管水頭h實際應(yīng)用確定孔壓確定流速§3.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律

一.凍土現(xiàn)象及其對工程的危害在冰凍季節(jié)因大氣負(fù)溫影響，使土中水分凍結(jié)成為凍土。凍土根據(jù)其凍融情況分為：季節(jié)性凍土、隔年凍土和多年凍土。季節(jié)性凍土是指冬季凍結(jié)夏季全部融化的凍土；若冬季凍結(jié)，一兩年不融化的土層稱為隔年凍土；凡凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)三年或三年以上的土層稱為多年凍土。多年凍土地區(qū)的表土層，有時夏季融化，冬季凍結(jié)，所以也是屬于季節(jié)性凍土?！?.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律一.凍土現(xiàn)§3.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律

一.凍土現(xiàn)象及其對工程的危害隨著土中水的凍結(jié)和融化，會發(fā)生凍土現(xiàn)象。某些細(xì)粒土層在凍結(jié)時，往往會發(fā)生土層體積膨脹，使地面隆起成丘，即所謂凍脹現(xiàn)象。土層發(fā)生凍脹的原因，不僅是由于水分凍結(jié)成冰時體積要增大9%的緣故，還主要是由于土層凍結(jié)時，周圍未凍結(jié)區(qū)中的水分會向表層凍結(jié)區(qū)集聚，使凍結(jié)區(qū)土層中水分增加，凍結(jié)后的冰晶體不斷增大，土體積也隨之發(fā)生膨脹隆起。凍土的凍脹會使路基隆起，使柔性路面鼓包、開裂，使剛性路面錯縫或折斷；凍脹還使修建在其上的建筑物抬起，引起建筑物開裂、傾斜，甚至倒塌?！?.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律一.凍土現(xiàn)§3.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律

一.凍土現(xiàn)象及其對工程的危害對工程危害更大的是在季節(jié)性凍土地區(qū)，一到春暖土層解凍融化后，由于土層上部積累的冰晶融化，使土中含水率大大增加，加之細(xì)粒土排水能力差，土層處于飽和狀態(tài)，土層軟化，強度大大降低。路基土凍融后，在車輛反復(fù)碾壓下，輕者路面會變得松軟，限制行車速度，重者路面開裂、冒泥，即出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，使路面完全破壞。凍融也會使房屋、橋梁、涵管發(fā)生大量下沉或不均勻下沉，引起建筑物開裂破壞。因此，凍土的凍脹及凍融都會對工程帶來危害，必須引起注意，采取必要的防治措施。§3.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律一.凍土現(xiàn)§3.4土的凍結(jié)機理§3土中水的運動規(guī)律

二.凍土的機理與影響因素1.凍脹的原因

大氣溫度降至負(fù)溫時，土體孔隙中的自由水首先在0C時凍結(jié)成冰晶體。隨著氣溫的繼續(xù)下降，弱結(jié)合水的最外層也開始凍結(jié)，使冰晶體逐漸擴(kuò)大。這樣使冰晶體周圍土粒的結(jié)合水膜減薄，土粒就產(chǎn)生剩余的分子引力。另外，由于結(jié)合水膜的減薄，使得水膜中的離子濃度增加（因為結(jié)合水中的水分子結(jié)成冰晶體，使離子濃度相應(yīng)增加），這樣，就產(chǎn)生滲附壓力（即當(dāng)兩種水溶液的濃度不同時，會在它們之間產(chǎn)生一種壓力差，使?jié)舛容^小溶液中的水向濃度較大的溶液滲流）。在這兩種引力作用下，附近未凍結(jié)區(qū)水膜較厚處的結(jié)合水，被吸引到凍結(jié)區(qū)的水膜較薄處。一旦水分被吸引到凍結(jié)區(qū)后，因為負(fù)溫作用，水即凍結(jié)，使冰晶體增大，而不平衡引力繼續(xù)存在。若未凍結(jié)區(qū)存在著水源（如地下水距凍結(jié)區(qū)很近）及適當(dāng)?shù)乃囱a給通道（即毛細(xì)通道），就能夠源源不斷地補充被吸收的結(jié)合水，則未凍結(jié)的水分就會不斷地向凍結(jié)區(qū)遷移積聚，使冰晶體擴(kuò)大，在土層