第9章渗流摘要.pptVIP

* 第9章 渗流（seepage flow） 渗流——流体在孔隙介质中的流动 水 土壤、岩石 地下水运动 主要是研究水在给定的孔隙介质空间内，渗流的流速、压强分布及渗流流量、渗流的水面线等，为实际渗流问题提供理论基础。 本章主要内容： 渗流的基本概念 渗流的基本定律——达西定律 地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流 棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线 结束 井的分类 渗流的基本概念 水在土壤中的存在形式 汽态水——以蒸汽形式存在于土壤孔隙 中的水 吸着水和薄膜水——受分子力作用而挟 持于土中的水 毛细水——受表面张力而移动的水 重力水——重力作用下在土壤孔隙中 运动的水 前进 土的渗流特性 土的密实程度——用孔隙率n’来反映 疏松的土，n’大，其透水能力强 土体颗粒的均匀程度——用不均匀系数来反映 　　 颗粒均匀的土体，η=1，其透水能力强 土体的结构 依土体的渗流特性是否随空间位置而变化 均质土 非均质土 依土体透水性能在各个方向是否相同 各向同性土 各向异性土 前进 渗流模型 假设渗流是充满了整个孔隙介质区域的连续水流，包括土粒骨架所占据的空间在内，均由水所充满，似乎无土粒存在一样。 把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。 前进 以渗流模型取代真实渗流，必须遵守以下三个原则： 通过渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等，即 对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当与真实渗流的动水压力相等，即 渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头损失应当相等，即 返回 根据渗流模型的概念，若某一微小过水断面面积为△A，通过的流量为△Q，则该微小过水断面上渗流的流速为 其中△A为包括土粒骨架所占横截面积在内的假想过水面积。显然，真实渗流的过水面积比△A小得多，若土体孔隙率为n，真实渗流的过水面积为n△A ，故通过该过水面积的真实渗流流速为 所以 在渗流模型中，某点的总水头 前进 恒定渗流及非恒定渗流， 均匀渗流及非均匀渗流， 渐变渗流及急变渗流， 有压渗流和无压渗流等等。 渗流类型 渗流的基本定律——达西定律 达西试验 L hw A 实验表明： 反映土的透水性质的比例系数，称为渗透系数。 达西公式 达西定律表明，在均质孔隙介质中渗流流速与水力坡度的一次方成比例并与土的性质有关。 前进 达西公式的推广——渗流流场中任意点的渗流流速 在某一渗流场中，取一微小流束AB， 0 0 A点处水力坡度 按达西定律的概念，A点的渗流流速 前进 达西定律的适用条件： 恒定、 均匀、 层流渗流、 渗流雷诺数 n’为土的孔隙率；d为土的有效粒径。 有效粒径一般用d10表示 d10表示筛分时占10%重量的土粒能通过的筛孔直径。 无土体结构的渗透变形 前进 渗透系数 渗透系数是反映土的渗透特性的一个综合指标。渗透系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温。其数值的确定方法有： 经验法(初步估算） 室内测定法 野外测定法（钻孔抽水、压水试验） 返回 地球表面 相对不透水层 地下河槽中恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流 地球表面 相对不透水层 浸润面 浸润曲线 断面平均流速 渗流流量为 矩形过水断面 A点处流速 1 2 1断面的平均流速 ——杜比公式 前进 均匀渗流 渐变渗流 棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的基本微分方程 0 0 由图可知 则 故在微分流段ds内 根据杜比公式，断面平均流速 渗流流量 ——棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的基本微分方程 返回 棱柱体地下河槽中恒定渐变渗流的浸润曲线 i=0， i0， i0 N N a b 正坡（i0）地下河槽 N N a b 平坡（i=0）地下河槽 负坡（i0）地下河槽 无压井—在无压含水层内 有压井—井底深入到承压含水层内 井的分类 完全井—井底落在不透水层上 非完全井—井底未落在不透水层上 *