tlxdjjc3《土力学与地基基础》第3章土的渗透性与渗流.pptVIP

第三章 土的渗透性与渗流;;第一节 土的渗透定律;;;水在土中渗流示意图 ;A,B两点的总水头可分别表示为： ;二、渗透试验与达西定律; 研究中发现水在土中的渗流速度与试样两端面间的水头差成正比，而与渗流长度成反比，于是他把渗流速度表示为： 这就是著名的达西定律， 式中v：表示断面平均渗透速度，单位：mm/s k：渗透系数，（mm/s）其物理意义是当水力坡降i=1时的渗透速度。 ;达西定律说明： （1）在层流状态的渗流中，渗流速度v与水力坡降的一次方成正比，并与土的性质有关。或砂土的渗透速度与水力坡降呈线性关系。 （2）但对于密实的粘土，由于吸着水具有较大的粘滞阻力，因此只有当水力坡降达到某一数值，克服了吸着水的粘滞阻力以后，才能发生渗透。将一开始渗透时的水力坡降称为粘性土的起始水力坡降i。 ;???实的粘土不但存在起始水力坡降，而且当水力坡降超过起始坡降后，渗透速度与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈线性关系。 式中： 指密实粘土的起始水力坡降。;;卵砾石等粗颗粒的渗流;;相关考题;第二节 渗透系数及其确定方法 ;抽水试验 (补充）;;;（二）影响渗透系数的因素 ;;二、层状地基的等效渗透系数 天然沉积土往往是由渗透性不同的土层所组 成。其中以与土层层面平行和垂直的简单渗流情况最典型。 水平渗流情况： 知地基内各层土的渗透系数分别为k1，k2，k3,……kn，厚度分别为H1，H2，……Hn，总厚度为H。;沿水平方向的等效渗透系数kx 竖直渗流情况 ： 沿竖直方向的等效渗透系数ky ;第三节 土的二维渗流及流网;;土的二维渗流及流网;; 根据达西定律，qx=kxixdy , qy=kxiydx；其中x和y 方向的水力坡降分别为 将上列关系式代入上式中并经简化后可得 ;如果土是各向同性的，即kx=ky,则上式可改写成： 这就是著名的拉普拉斯方程 ,是描述稳定渗流的基本方程式。 ;二、流网的特征及应用 满足拉普拉斯方程的将是两组彼此正交的曲线。就渗流而言，一组曲线称为等势线，在任一条等势线上各点的势能是等。 只有满足边界条件的流线和等势线的组合形式才是拉普拉斯方程的正确解答。 等势线和流线示意图 ;流网即为一族流线和等势线交织而成的网格，根据水力学，具有下列特征： (1)流线和等势线彼此正交； (2)每个网格的长宽比值为常数，这时的网格就成为正方形或曲线正方形； (3)相邻等势线的水头损失相等； (4)各流糟的渗流量相等。;;1．测管水头 水头损失 式中： ：上，下游水位差 N：等势线间隔数 n:等势线数 :每一条等势线间隔所消耗的水头 从而可求流网中任一点的测管水头 ;2.孔隙水压力u 渗流场中各点的孔隙水压力，等于该点以上测压管中的水柱高度hu乘以水的容重rw 3．水力坡降 流网中的任意网格的平均水力坡降： 为该网格处流线的平均长度，可见 减小则流网网格越密。 ;4．渗透速度 各点的水力坡降已知后，渗透速度的大小可根据达西定律求出：即v＝ki，其方向为流线在该点的切线方向。 5．渗透流量 单宽流量： ：流网网格的宽度 即相邻流线间的单宽流量相等。 通过坝下渗流区的总单流量： 通过坝底的总渗流量： ;三、各向异性土中的流网-了解;可见：对于各向异性土，只要把水平坐标x 乘以比例尺 转换新坐标x’，同时保 持y的比例尺不变，就会按各向同性土来处理。由此绘得的流网称变态流网。 利用变态正交流网求渗流量：;第四节 渗流力与渗透变形;堤 岸; 2003年7月1日凌晨4时，正在施工中的上海轨道交通4号线（浦东南路至南浦大桥）区间隧道浦西联络通道发生渗水，随后大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。上午9时左右，地面建筑物中山南路847号一幢八层楼房发生倾斜，其裙房部分倒塌。由于报警及时，所有人员提前撤出，无人员伤亡。 ;一、渗透力;;2．渗流时的受力分析 从渗流场中取一流网格（土体）ABCD, 见下图：（a)挡土墙平面渗流场 (b)单元体中的侧压管水头 (c)单元体孔隙水压力分布图;AB，DC为等势线，AD，BC为流线，网格 长为L，宽为b，（两边h0相等，因为相邻两流线）α：流线AD与水平线夹角。 (1) 土体整体受力分析 以网格AB，CD整体作为分析对象，网格土体上作用力有： W＝rsat×b×L×