泥沙運動理論第一章ppt課件.ppt

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1、第一章泥沙特性泥沙的幾何特性——泥沙顆粒的形狀、大小以及群體泥沙的組合特性。泥沙的定義：是指在流體中運動或受水流、風力、波浪及重力作用移動后沉積下來的固體顆粒碎屑?！?—1泥沙的幾何特性一、泥沙的粒徑泥沙的顆粒大小，通常用泥沙的直徑來表示。等容粒徑：與泥沙顆粒體積相等的球體的直徑。（簡稱為粒徑，常用單位：mm。）算術(shù)平均粒徑：一、泥沙的粒徑幾何平均粒徑：Φ-分級法表示泥沙的粒徑一、泥沙的粒徑式中：D為粒徑（㎜）；Φ為指數(shù)。Ф值與粒徑D的關系一、泥沙的粒徑ф-3-2-101D(mm)8.004.002.001.000.50

2、ф234567D(mm)0.250.1250.0630.0320.0160.008泥沙顆粒分級標準一、泥沙的粒徑粘粒粉沙沙粒礫石卵石漂石0.0050.05220200粒徑(㎜)二、沙樣組成與粒配曲線下一頁返回上一頁粒配曲線：小于粒徑D泥沙重量占總數(shù)的百分比曲線越平緩?粒徑越不均勻粒徑的大小中值粒徑D50平均粒徑Dm，常大于D50沙樣的均勻程度分選系數(shù)（非均勻系數(shù)）：S0=(D75/D25)1/2S0=1?沙樣均勻；越大?越不均勻二、沙樣組成與粒配曲線從圖中可以反映兩個方面的問題：二、沙樣組成與粒配曲線①每一組沙樣中的泥沙

3、粒徑大小及其變化范圍。②每一組沙樣組成的均勻程度。如：顆粒曲線a組成較粗，曲線b組成較細；曲線d組成較均勻，曲線c組成不均勻。三、特征粒徑表示某一沙樣中泥沙粒徑的大小，一般采用兩種表示方法：①中值粒徑d50，它表示大于、小于該粒徑的泥沙重量各占整個沙樣的一半，P=50%。②平均粒徑dm，它是各檔泥沙粒徑的加權(quán)平均值。三、特征粒徑公式：n—劃分的組次Di—各組泥沙的平均粒徑，它是將粒配曲線的縱坐標（p）按變化情況分成若干組，在橫坐標（D）上定出各組泥沙粒徑的上、下限粒徑Dmax和Dmin。Di=?(Dmax+Dmin)△p

4、i—各組泥沙在整個沙樣中所占重量的百分比。非均勻系數(shù)三、特征粒徑φ=1，均勻；愈大愈不均勻?；颚抑涤。M成愈均勻。泥沙中孔隙的容積占沙樣總?cè)莘e的百分比稱為孔隙率。泥沙孔隙率因沙粒的大小及均勻度、沙粒的形狀、沉積的情況以及沉積后受力大小及歷時長短而有不同。四、泥沙的孔隙率五、細顆粒泥沙的物理化學特性物理化學作用的強弱與顆粒比表面積的大小有關，所謂比表面積就是顆粒表面積與其體積之比，對于球體其比表面積σ的表達式為：這樣D=1μm與D=1mm的沙粒相比，前者為后者的一千倍，最主要的是細顆粒泥沙有絮凝現(xiàn)象產(chǎn)生。泥沙顆粒的重率泥

5、沙的干容重泥沙的水下休止角§1—2泥沙的重力特性一、泥沙顆粒的容重泥沙的容重——泥沙顆粒單位體積的重量（無空隙）常用符號γs。工程單位噸力/米3或公斤力/米3（國際單位：牛頓/米3）。根據(jù)資料，天然河流中泥沙容重變化范圍一般均在2.55～2.75噸力/米3之間，實際工作中常用其平均值γs=2.65噸力/米3。分析計算中常出現(xiàn)一、泥沙顆粒的容重a為無因次數(shù)，有效容重系數(shù)（有效密度系數(shù)），通常取a=1.65。二、泥沙的干容重定義：單位體積的沙樣干燥后泥沙的重量叫“干容重”，用γc表示，一般γc<γs。獲得干容重的方法：取原狀

6、沙樣量出它的體積（含有孔隙、水、空氣等），然后放進烘箱里烘干，稱出它的重量，求出重量與原狀沙樣體積的比值，這樣得到泥沙的干容重。工程單位仍是噸力/米3或公斤力/米3，所不同是，干容重的變化范圍較大，其數(shù)值在0.3～1.7噸力/米3之間。影響的主要因素是：泥沙顆粒的大小、組成的均勻程度、淤積的深度、淤積的歷時等。此外，泥沙的化學成分、淤積環(huán)境、水文條件等。二、泥沙的干容重泥沙粒徑較粗的泥沙干容重大，變化范圍小；反之，粒徑較細的泥沙干容重小，變化范圍大。主要是孔隙率的影響。二、泥沙的干容重泥沙淤積深度愈深，其干容重愈大，變化

7、范圍愈??；反之，淤積深度愈淺，其干容重愈小，且變化幅度愈大。主要是受壓影響。干容重隨淤積歷時的增加而趨向于一個穩(wěn)定值。三、泥沙的水下休止角定義：泥沙在水中，由于顆粒之間的阻力作用，在靜止時自成一定的坡面，坡面與水平面所成的角度θ叫做“水下休止角”。f0=tgθ，f0稱休止阻力系數(shù)。f0對于散顆粒一般隨粒徑的減小而減小，如礫石f0=0.6；沙f0=0.5；粉沙f0=0.3。空隙率ε>0.7時，就近于渾水f0≈0。上一頁基本概念繞流阻力沉速公式§1—3泥沙的水力特性（泥沙的沉速）一、基本概念1.沉降速度基本概念如果取W—泥沙

8、顆粒的有效重量；F—泥沙顆粒受到的阻力。寫成方程：W=F定義：泥沙單顆粒在靜止的清水中作勻速下沉時的速度，稱為泥沙的沉降速度，簡稱沉速。符號ω，常用單位cm/s。一般說來，泥沙的顆粒粗，相應的沉速大，泥沙顆粒細，相應的沉速小，所以可以根據(jù)沉速的大小來反映泥沙顆粒的大小，又稱沉速為水力粗度。一、基本概念用電影攝影機拍攝