chapter3土力学北京交通university.ppt

第3章 土的渗透性和渗流;3.1 概述;河滩路堤下的渗流 ;3.2 土的渗透性和渗流定律 3.2.1 渗透性 土孔隙中的自由水在重力作用下发生运动的现象。 ;渗流模型基本假定： 不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主要流向；; 同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量；;1.渗流速度 断面面积为A，通过的渗透流流量为q，则平均流速为： v=q/A 真实渗流仅发生在孔隙面积?A内，因此真实流速为： v0=q/?A 于是 v/v0=?A/A=n “模型的平均流速要小于真实流速”;能量是用水头来表示， Bernoulli’s Equation：;3.水头差(A点与B点) ;水力梯度:单位流程总水头的变化;水头的大小随选取的基准面不同而不同；;例3-1 ;解： ;; 水力梯度： ; 法国学者达西(Darcy),砂土实验结果（1852-1855） 渗透速度与水头梯度成正比： v=ki 或 q=kiA 式中：v—渗透速度(m/s)； i—水头梯度； k—渗透系数(m/s)； q—渗透流量(m3/s) A—截面积。 ;例题3-2 两种土,土样1位于土样2的上部，长度都是20cm,总水头损失40cm，土样l渗透系数为0.03cm/s，土样2水力坡降为0.5。求土样2的渗透系数和土样1的水力坡降。;[解] 土样1的水力坡降 i1=?h1/L1=1.5 水在土样1和土样2中渗流时的速度相同: v=k1i1=k2i2 得 k2=0.09cm/s。;达西定律只适用于层流 适用于中砂、细砂、粉砂等 粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土不适合。 ; 粘土不完全符合达西定律，需进行修正;3.2.4 渗透系数的测定;1.常水头渗透试验;常水头渗透试验装置;2.变水头渗透试验;流入和流出相等： ?adh= k?(h/L)?Adt ;变水头渗透试验装置;3.现场抽水试验;抽水量为Q 观测孔距离分别为rl和r2 ，水位高度h1和h2 r处水面高度h，过水断面A＝2?rh ;图3-9 抽水试验 ;两边积分： ; 分析表3-1渗透系数值:;（1）土的粒度成分及矿物成分。 （2）结合水膜厚度。 （3）土的结构构造。 （4）水的粘滞度。;3.3 渗流破坏和控制 3.3.1 渗透力的计算;计算原理：;（a）水土整体 （b）土骨架 （c）水;土骨架;水;(3) 力的平衡条件：;结论： 渗透力是水流对单位体积土体颗粒的作用力； 是一种体积力 渗透力的大???与水力坡降成正比，方向与渗流方向一致。;临界水力坡降：;于是可定义;3.3.2 土的渗透变形和防治措施;管涌现象:;比较和区别:;例3-4：;（2）;3.4 流网及其应用 3.4.1 平面渗流基本微分方程 3.4.2 流网的性质及应用 （自学）