土力学及基础工程-第四章 土的渗透性.pptVIP

本章结束 3 经验估算法 室内试验、现场试验及工程实践表明，土的渗透系数大小与颗粒粒径（尤其有效粒径）、土的孔隙比（或孔隙率）和水的粘滞系数等有关。 建议者 建议公式 符号说明 适用条件 泰勒 （Tayler, D.W） d50：土颗粒平均粒径，mm； μ：水的粘滞系数，g.s/cm2； e：土的孔隙比； C：颗粒形状系数。 砂性土 哈赞 （Hazen） CH：哈赞常数，50～150； T：水温， ； d10：土的有效粒径，mm。 上式适用于中等密实砂，下式适于土的有效粒径0.1~3mm，Cu5时的松砂。 太沙基 （Tazaghi） d10 ：土的有效粒径，mm； e：土的孔隙比。 砂性土 水利水电工程地质勘察规范GB50287-99 d20：占总土重20%土粒粒径，mm Cu：不均匀系数。 。 砂性土和 粘性土 第三节 静水和稳定渗流情况下土的应力状态 静水情况下土的孔隙水压力和有效应力 ： 测压管水位与容器水位齐平，无渗流发生。设土面至水面的距离为，土的饱和容重为，则土面下深度为的a–a平面上的总应力为： 孔隙水压力为： 根据有效应力原理，a–a平面上的有效应力为： 二 稳定渗流情况下土的孔隙水压力和有效应力 ： （一）当渗流由上向下时 根据土的有效应力原理，土中存在着孔隙水压力和有效应力两种力系。1–1与2–2高程处的自由水面为a和b，它们的水压力分别为： 设试样截面积为A，则在2–2以上试样的总重量为土粒重量和孔隙水重量之和，即 在试样2–2处除孔隙水传递的压力外，还有由土粒 传递的有效应力，整个试样受力的平衡条件得到： （二）当渗流由下向上时 此时在2–2处传递的孔隙水压力为 ， 、 的表达式都同前。 根据试样受力平衡条件得到 一 渗透力 Δh=0 静水中，土骨架会受到浮力作用。 Δh0 水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 渗透力j：渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致 第四节 土的渗透稳定 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 土粒 渗 流 渗透力 j：体积力 渗透力j：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力 截面积A=1 h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 渗透力-受力分析 W W = L ?sat ＝L(? ? + ?w) P1 = ?whw P2 = ?wh2 R = ? R + P2 = W + P1 R + ?wh2 = L(??+ ?w) + ?whw R = ??L 土水整体受力分析-静水 截面积A=1 W W = L ?sat ＝L(? ? + ?w) P1 = ?whw P2 = ?wh1 R = ? R + P2 = W + P1 R + ?wh1 = L(??+ ?w) + ?whw R = ??L - ?w?h 土水整体受力分析-渗流 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b 向上渗流存在时，滤网支持力减少。当滤网支持力为零时的水力坡降称为临界水力梯度icr，它是土体开始发生流土破坏时的水力梯度： R = ??L - ?w?h=0 临界水力梯度 h1 Δh h2 0 0 hw L 土样 滤网 贮水器 a b icr = ?h/L =??/?w icr取决于土的物理性质 由于 = + W W? Ww 土水 = 土骨架 + 孔隙水 J R J? P1 P2 P1 P2 R 土水隔离受力分析 R = ??L- ?w?h 土骨架受力分析： 有效重量：W?=L?? 总渗透力：J=Lj 滤网的反力：R 孔隙水受力分析： 水压力：P1= ?whw P2 = ?wh1 总渗透力：J?=J 水重+浮力反力：Ww =Vv?w+Vs?w=L?w 孔隙水受力平衡 j = ?wi 土骨架受力平衡 渗透力的性质 物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是一种体积力 大小： j = ?wi 方向：与水力梯度方向一致 作用对象：土骨架 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工建筑物发生破坏的常见类型 基本类型： 管涌 流土 接触流土 接触冲刷 二 土的渗透破坏形式 单一土层渗透变形的两种基本型式 流土：在向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体或