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1、第二章土的滲透性與土中滲流1．土的滲透定律2.二維滲流及流網(wǎng)繪制2．土中滲流量計算4.土中水的滲透力與地基滲透變形分析2.1實際工程中的滲流問題浸潤線流線等勢線下游上游土壩蓄水后水透過壩身流向下游基坑開挖時，地下水向基坑內(nèi)流動支護結(jié)構(gòu)不透水層一、工程背景H隧道開挖時，地下水向隧道內(nèi)流動二、基本概念:土是由固體相的顆粒、孔隙中的液體和氣體三相組成的，而土中的孔隙具有連續(xù)的性質(zhì)，當土作為水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料時，水就會在水頭差作用下從水位較高的一側(cè)透過土體的孔隙流向水位較低的一側(cè)。2.1實際工程中的滲流
2、問題滲透（滲流）：在水頭差作用下，水透過土體孔隙的現(xiàn)象。滲透性：土允許水透過的性能稱為土的滲透性。水在土體中滲透，一方面會造成水量損失，影響工程效益；另一方面將引起土體內(nèi)部應力狀態(tài)的變化，從而改變水土建筑物或地基的穩(wěn)定條件，甚者還會釀成破壞事故。此外，土的滲透性的強弱，對土體的固結(jié)、強度以及工程施工都有非常重要的影響。在工程設計與施工中，應正確分析可能出現(xiàn)的滲流情況，必要時采取合理的防滲技術(shù)措施。2.1實際工程中的滲流問題二、基本概念2.2滲透理論一、滲透模型(a)水在土孔隙中的運動(b)滲流模型圖2-2水在土孔隙中的運動
3、軌跡與滲流模型假設：(1)在同一過水斷面，滲流模型的流量等于真實滲流的流量；(2)在任意截面上，滲流模型的壓力與真實滲流的壓力相等；(3)在相同體積內(nèi)，滲流模型所受到的阻力與真實滲流所受到的阻力相等。2.2滲透理論二、達西滲透定律1856年法國學者Darcy對砂土的滲透性進行研究結(jié)論：水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比v=ki達西定律水力梯度，即沿滲流方向單位距離的水頭損失hilD=qvA=滲透系數(shù)2.2滲透理論三、達西滲透定律適用范圍討論：砂土的滲透速度與水力梯度呈線性關(guān)系密實的粘土，需要克服結(jié)合水的粘滯阻力后才能
4、發(fā)生滲透;同時滲透系數(shù)與水力坡降的規(guī)律還偏離達西定律而呈非線性關(guān)系ib起始水力坡降虛直線簡化達西定律適用于層流，不適用于紊流v=kiivO砂土0iv密實粘土2.2滲透理論三、達西滲透定律適用范圍大量試驗表明，當滲透速度較小時，滲透的沿程水頭損失與流速的一次方成正比。1.砂土、粘土（如圖2-4(a)：滲透速度很小，滲流==》層流（水流流線互相平行的流動），滲流運動規(guī)律符合達西定律；2.粗顆粒土（如礫、卵石等）（圖2-4(b)）：由于其孔隙很大，當水力梯度較小時，流速不大，滲流可認為是層流,v-i關(guān)系成線性變化，達西定律仍然適
5、用。3.當水力梯度較大時，流速增大，滲流將過渡為不規(guī)則的相互混雜的流動形式——紊流,v-i關(guān)系==》非線性,達西定律不再適用。2.2滲透理論四、滲透系數(shù)的確定（一）影響因素土顆粒的粒徑、級配和礦物成分孔隙比或孔隙率土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造土的飽和度水的動力粘滯度（二）測定方法滲透系數(shù)測定室內(nèi)試驗現(xiàn)場試驗常水頭壓縮試驗抽水試驗變水頭五、滲透系數(shù)及其確定方法時間t內(nèi)流出的水量常水頭試驗————整個試驗過程中水頭保持不變適用于透水性大（k>10-3cm/s）的土，例如砂土。2.2滲透理論常水頭變水頭2.2滲透理論五、滲透系數(shù)及其確定方法抽
6、水試驗2.2滲透理論五、滲透系數(shù)及其確定方法三、滲流作用下土體中的有效應力計算1.靜水壓時的有效應力2.滲流向下時的有效應力3.滲流向上時的有效應力4.滲透力與臨界水力梯度
