中國海洋大學《土力學與地基》課件-第2章

第二章：土的滲透性和滲流問題水頭與水力坡降土的滲透試驗與達西定律滲透系數(shù)的測定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲流的驅(qū)動能量*==基基基置置置Xxx1反映滲流特點的定律土的滲透性地基的滲透系數(shù)土的滲透性與滲透規(guī)律水往低處流水往高處“跑”水流動的驅(qū)動力vIx1?:I水流動的驅(qū)動力-水頭不透水層滲流中的水頭與水力坡降

位置水頭Z:水體的位置勢能(在選基準面)

壓力水頭u/yw:水體的壓力勢能(u孔隙水壓力)滲流的總水頭：滲流問題的水頭1856年達西(Darcy)在研究城kAQ:單位時間的流量達西滲透試驗巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問題，無論發(fā)生在砂土或一般黏土中，均屬層流范圍，故達西定律均可適用兩種例外

致密黏土Re<5時層流R。>200時紊流200>R。>5時為過渡區(qū)O達西定律的適用范圍水頭與水力坡降土的滲透試驗與達西定律滲透系數(shù)的測定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲流的驅(qū)動能量反映滲流特點的定律土的滲透性地基的滲透系數(shù)土的滲透性與滲透規(guī)律室內(nèi)試驗方法野外試驗方法l·井孔注水試驗滲透系數(shù)的測定方法§2.2土的滲流性與滲透規(guī)律§2.2土的滲流性與滲透規(guī)律■量測變量：體積V,tk二k二室內(nèi)試驗方法-常水頭試驗法r室內(nèi)試驗方法-變水頭試驗法~…~開關A測定公式適用粗粒土室內(nèi)試驗方法-小結§2.2土的滲流性與滲透規(guī)律§2.2土的滲流性與滲透規(guī)律【ITY&現(xiàn)場測定法一抽水試驗8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土的滲透系數(shù)常用有效粒徑d?IIII4)來表示，如哈臣公式：

土的性質(zhì)·粒徑大小及級配·粒徑大小及級配

水的性質(zhì)滲透系數(shù)的影響因素■是單位土體中孔隙體積的直接■對于砂性土，常建立孔隙比e■是單位土體中孔隙體積的直接■對于砂性土，常建立孔隙比e

土的性質(zhì)

水的性質(zhì)滲透系數(shù)的影響因素■影響孔隙系統(tǒng)的構成和方向性，■影響孔隙系統(tǒng)的構成和方向性，對黏性土影響更大■在宏觀構造上，天然沉積層狀黏性土層，扁平狀黏土顆粒?！鲈谖⒂^結構上，當孔隙比相同時，凝聚結構將比分散結構具有更大的透

土的性質(zhì)

水的性質(zhì)滲透系數(shù)的影響因素反映了土體中含氣體量的多少反映了土體中含氣體量的多少封閉氣泡可使土體的有效滲透面積減少，堵塞孔隙通道。從

土的性質(zhì)

水的性質(zhì)滲透系數(shù)的影響因素水的動力黏滯系數(shù)：溫度個，水黏滯性↓,↑水的動力黏滯系數(shù)：溫度個，水黏滯性↓,↑

土的性質(zhì)滲透系數(shù)的影響因素水頭與水力坡降土的滲透試驗與達西定律滲透系數(shù)的測定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲流的驅(qū)動能量反映滲流特點的定律土的滲透性地基的滲透系數(shù)土的滲透性與滲透規(guī)律等效滲透系數(shù)層狀地基的等效滲透系數(shù)層狀地基的水平等效滲透系數(shù)層狀地基的垂直等效滲透系數(shù)AIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII武武條件等效公式HHHqq層狀地基的等效滲透系數(shù)第二章：土的滲透性和滲流問題滲透力

臨界水力坡降

滲透變形(滲透破壞)擦、拖曳力。滲透力-試驗觀察■土水整體受力分析-靜水截面積截面積滲透力-受力分析截面積個行滲透力?滲透力-受力分析§2.3§2.3滲透力與滲透變形■土水整體受力分析-對比的部分滲透力-受力分析■臨界水力坡降滲透力-受力分析§2.3滲透力與滲透變形濾網(wǎng)的反力：RRR中+Rj=γwij=γwi土骨架受力平衡滲透力-受力分析滲透水流的拖曳力，它是一種體積力方向：與水力坡降方向一致滲透力的性質(zhì)土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱為滲透變形或滲透破壞。滲透變形是土工·接觸流土單一土層滲透變形滲透變形■流土：在向上的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。任何類型的土，只要水力坡降達到一定的大小，都可發(fā)生流土破壞黏性土k?<<k?與土的密實度有關滲透變形-流土過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與壩體號滲流滲流滲透變形-管涌外因：滲透力足夠大滲透變形-管涌流土現(xiàn)象位置土體局部范圍的顆粒同時發(fā)生移動只發(fā)生在水流滲出的表層管涌的孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處*mxxb土類歷時后果土類歷時后果可發(fā)生在任何土中破壞過程相對較長導致結構發(fā)生塌陷或潰口破壞過程相對較長導致結構發(fā)生塌陷或潰口導致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等流土與管涌的比較■在自下而上的滲流逸出處，任何土，包括黏性土和其i>icr:土體發(fā)生流土破壞 流土可能性的判別■土是否會發(fā)生管涌，取決于土的性質(zhì)：

x(分散性土例外)屬于非

無黏性土中發(fā)生管涌必須具備相應的幾何條件和水力條件管涌可能性的判別§2.3§2.3滲透力與滲透變形無黏性土管涌的判別·幾何條件發(fā)生管涌的IVRrxx判定不均連續(xù)無黏性土管涌的判別滲透力能夠帶動細顆粒在孔力坡降表示水力坡降級配連續(xù)土級配不連續(xù)土破壞坡降i