土的滲透性及滲透力.ppt

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1、3土的滲透性及滲透力1目錄3.1土的滲透性及滲透定理3.3滲透力及滲透破壞3.4有效應力原理及計算3.2滲透系數(shù)的測定23.1土的滲透性及滲透定理3.1.1　土的滲透性——土可以被水透過的性質(zhì)稱為滲透性。滲流滑坡33.1.2　土的滲透定理層流：水在土的細微孔隙中的緩慢流動稱為層流。滲透模型4層流狀態(tài)下土中水的滲流速度與能量損失之間服從線性滲流規(guī)律－－達西定律（1896年）滲透系數(shù)的物理意義——單位水力梯度時孔隙流體的滲流速度。反映土體滲透性的大小，是土的重要指標之一?？赏ㄟ^試驗測定。達西定律大量試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)土中單位時間滲流量q與土樣斷面積A及試

2、樣兩端面的水頭差i成正比，而與流過的土樣長度L成反比，即5（1）采用了以整個斷面計算的假想平均流速，而不是孔隙流體的實際流速。實際流速要比平均流速大。（2）采用了以土樣長度為滲徑的平均水力梯度，而不是滲透水流的真正水力梯度。無粘性土中砂、細砂、粉砂粘土適用條件：大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土起始水力梯度達西定律的基本假定：63.2滲透系數(shù)的測定3.2.1　室內(nèi)滲透試驗1.常水頭試驗適用范圍：透水性強的無粘性土試驗裝置：如圖示試驗特點：水在常水頭差h的作用下流過試樣試驗方法：測量對應于某一時段t，流經(jīng)試樣的水量Qi=h/LQ=vAt

3、v=ki71.變水頭試驗適用范圍：滲透性很小的粘性土。試驗裝置：如圖示試驗特點：試樣頂部水頭隨時間變化，作用于試樣兩端的水頭差h在試驗過程中是變化的。自學推導過程83.2.2　現(xiàn)場滲透試驗（抽水試驗和注水試驗）A=2πrhi=dh/dr優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù)缺點：費用較高，耗時較長井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水層（完整井）觀察井9定義：當土中發(fā)生向下或向上的滲流時，滲透水流作用在土顆粒上的與滲流方向相同的體積力，使土骨架應力相應地增加或減小，此體積力稱為滲流力，用J表示。滲流變形滲流力3.3滲透力及滲透破壞3.3.1

4、滲流力（動水力）101.試驗裝置：可產(chǎn)生垂直滲流的試驗裝置，如圖所示。2.試驗假設(shè)土是均勻的，土中的滲流不論向上還是向下，土中的水頭損失沿滲流方向都是均勻變化的，即假設(shè)滲流引起的應力改變量沿滲流方向是直線變化的。在穩(wěn)定滲流情況下，飽和土體中的土骨架應力和孔隙水應力與靜水條件中的不同土的滲流試驗簡圖11單位滲流力：每單位土體內(nèi)土顆粒所受的滲流作用力,用j表示，單位為kN/m3當h1=h2時，無滲流發(fā)生當h1>h2時，向上滲流當h1

5、土管涌形成條件防治措施13（1）流土（流砂）－－在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象粘性土k1<icr:土體處于穩(wěn)定狀態(tài)土體發(fā)生流土破壞土體處于臨界狀態(tài)經(jīng)驗判斷：15（2）管涌－－在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道。原因：內(nèi)因—有足夠多的粗顆粒形成大于細粒直徑的孔隙外因—滲流力足夠大管涌管涌破壞16無粘性土發(fā)生管涌的判別標準為（內(nèi)因——

6、顆粒幾何條件）：d20——小于該粒徑的土質(zhì)量占總質(zhì)量的20%17發(fā)生管涌的水力條件——外因試驗測定方法：改變試樣底部的水頭高度?，F(xiàn)象:試樣中細小土粒移動。b圖中：從C點開始，水力梯度稍有增加，滲流速度就會急劇加大，說明試樣中發(fā)生了管涌。水力坡降級配連續(xù)土級配不連續(xù)土破壞坡降icr0.2—0.40.1—0.3允許坡降[i]0.15—0.250.1—0.21819防治措施增大[i]：下游增加透水蓋重防治流土土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤線透水層不透水層減小i：上游延長滲徑下游減小水壓防治管涌改善幾何條件：設(shè)反濾層等，反濾層為級配較均勻的砂子和礫石層，能保護

7、細顆粒不被帶走，同時也具有較大的透水性改善水力條件：減小滲透坡降20流土與管涌的比較流土土體局部范圍的顆粒同時發(fā)生移動管涌只發(fā)生在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中破壞過程短導致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等現(xiàn)象位置土類歷時后果土體內(nèi)細顆粒通過粗粒形成的孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分散性粘土破壞過程相對較長導致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口213.4有效應力原理及計算粒間應力（interparticlestress）——由土骨架顆粒間接觸點傳遞的應力。有效應力（effectivestress）——對土體的變形和

8、強度變化有效的粒間應力?？紫端畨毫Γ╬orewaterpressure）——由孔隙水傳遞的應力，它不能直接引起土體的變形和強度變化，又稱