第2章土的渗透性及渗流讲述.pptVIP

【例3】如图3.10所示为一工程地质剖面图，图中虚线为浅水位线。已知 ， ， ， ， 第①层土的渗透系数 ，第②层图的渗透系数 ，其下为不透水层。问通过1,2之间的断面宽度（每米）平均水平渗流量是多少？ 【解】从题目中可以得到计算区间的平均水力坡降为： 通过第②层土的流量： 通过第①层土的平均流量： 通过两层土的总流量： 与土层面垂直时的平均渗流系数 成层土渗流示意图 §2.5 渗透系数 【例4】不透水岩基上有水平分布的三层土，厚度均为 ，渗透系数分别为 ， ， ,试求等效土层的等效渗透系数 和 。 【解】由式（2.5.3）得： 根据式（2.5.4）得： 对于成层土，如果各土层的厚度大致相近，而渗透性却相差悬殊时，与层面平行的平均渗透系数kx将取决于最透水土层的厚度和渗透性，而与层面垂直的平均渗透系数ky将取决于最不透水土层的厚度和渗透性。因此，成层土与层面平行的平均渗透系数kx总大于与层面垂直的平均渗透系数ky。 §2.5 渗透系数 【例】 【解答】 按层厚加权平均，由较大值控制 倒数层厚加权平均，由较小值控制 2.5.3 影响土渗透性的因素 砂性土：颗粒大小、级配、密度、土中封闭气泡 粘性土：矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造等 级配越不好 颗粒越均匀 渗透性越好 级配越好 颗粒越不均匀 渗透性越不好 粘粒越多 渗透性越不好 §2.5 渗透系数 §2.6 二维渗流及流网应用 2.6.1 流网的概念 迹 线：同一水质点在不同时刻位置点的连线。 流 线：在渗流方向上，同一时刻不同水质点的连线形成的曲线，在该曲线上所有各质点的瞬时流速矢量都和该曲线相切。在稳定流的情况下，迹线和流线重合。 等势线：沿着每条流线，水流的势能由高到低，把各流线上势能相等的点连成线所组成的连线。 流 网：一组流线和一组等势线交织的正交网格。 稳定流条件下，均匀且各向同性介质中的渗流，在x-z平面内： 渗流场：可以用拉普拉斯方程来描述 流 线：可以用流函数 来描述，流函数满足拉普拉斯方程 等势线：可以用势函数 来描述，势函数满足拉普拉斯方程 §2.6 二维渗流及流网应用 如果取相邻两条流线之间通过的流量相等，相邻两条等势线之间的势能差值相等。 流线疏密程度：反映出地下水径流的强度不同，流线越密径流强度越大 等势线疏密程度：反映出水力梯度的变化率，等势线越密水力梯度越大 §2.6 二维渗流及流网应用 2.6.2 流网作图的特点 1）首先要弄清渗流场的边界条件。 2）流网中的流线和等势线正交，近似成直角。 3）作流网图时，使相邻两条流线之间通过的流量相等，相邻两条等势线之间的势能差值相等。 4）流网图的最终完成只能是逐步做成的。 §2.6 二维渗流及流网应用 2.6.3 流网图的应用 以一个例子来说明其应用情况，有关尺寸如图： 1、求图中A点的孔隙水压力uA 2、求渗流水量 §2.6 二维渗流及流网应用 1、求图中A点的孔隙水压力uA 势能水头差：h=P1-P2=2.0m 相邻等势线间的水头差为0.25m 故PA=5.875m A点总势能水头：PA=uA/γw+zA 其中zA=3.5m为位置水头 则：UA=(PA-zA) γw=23.75kPa §2.6 二维渗流及流网应用 2、求渗流水量 沿图中纵向取单位长度1m 单位时间内流量：qv=vF=kiF=khnf b/(nda) 其中水力坡降： i=Δh/a=h/(nda)， 过水断面：F=nf b×1 式中，nd为沿着流线势能降低的阶数，nf为沿着等势线流带的划分数，本例中流网图近似为正方形网格，即：a=b；nd=8，nf =4 则：qv=1.0×10-4m3/s §2.6 二维渗流及流网应用 2.7.1 渗流压力 渗流压力是指当地下水渗流时，对土颗粒骨架产生的压力，也称动水压力Gd (单位为KN/m3)。 渗流的水所受到土的颗粒骨架的阻力T T = - Gd 大小： T =γw i (KN/m3) 方向：自上