土力學(xué) 第二章 土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律資料ppt課件.ppt

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1、土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第二章土體中的滲流土顆粒土中水滲流土是一種碎散的多孔介質(zhì)，其孔隙在空間互相連通。當(dāng)飽和土中的兩點(diǎn)存在能量差時(shí)，水就在土的孔隙中從能量高的點(diǎn)向能量低的點(diǎn)流動(dòng)水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象稱為滲流土具有被水等流體透過(guò)的性質(zhì)稱為土的滲透性§2.1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律碎散性多孔介質(zhì)三相體系孔隙流體流動(dòng)滲流水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象滲透性土體被水透過(guò)的性能滲透特性強(qiáng)度特性變形特性能量差§2.1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滲漏(滲流量問(wèn)題)因滲透而引起的水量損失，影響閘壩蓄水等經(jīng)濟(jì)效益。如：壩、圍堰、水庫(kù)、集水建筑物等。滲透穩(wěn)定(滲

2、透變形問(wèn)題):土的穩(wěn)定性受到滲流破壞，土體顆粒流失，關(guān)系工程成敗。如：水工建筑物地基、擋水建筑物等。滲流控制問(wèn)題：當(dāng)滲流量或滲透變形不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，要研究如何采取工程措施進(jìn)行滲流控制。土的滲透性研究主要包括以下三個(gè)方面滲流模型：1、不考慮滲流路徑的迂回曲折，只分析它的主要流向；2、不考慮土體中顆粒的影響，認(rèn)為孔隙和土粒所占的空間之和均為滲流所充滿?！?.1概述第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滑坡潰壩管涌§2.1概述滲流量滲透變形土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤(rùn)線透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.1概述滲水壓力滲流量滲透變

3、形透水層不透水層基坑板樁墻板樁圍護(hù)下的基坑滲流第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.1概述滲流量透水層不透水層天然水面水井滲流漏斗狀潛水面Q第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.1概述滲流量原地下水位滲流時(shí)地下水位渠道滲流第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.1概述滲流滑坡滲流滑坡第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.1概述滲流量滲透變形滲水壓力滲流滑坡土的滲透性及滲透規(guī)律二維滲流及流網(wǎng)滲透力與滲透變形土坡穩(wěn)定分析擋水建筑物集水建筑物引水結(jié)構(gòu)物基坑等地下施工邊坡滲流第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律水頭與水力坡降土的滲透試驗(yàn)與達(dá)西定律滲透系數(shù)的測(cè)定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)土的

4、滲透性與滲透規(guī)律滲流的驅(qū)動(dòng)能量反映滲流特點(diǎn)的定律土的滲透性一維滲流計(jì)算第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律位置水頭：到基準(zhǔn)面的豎直距離，代表單位重量的液體從基準(zhǔn)面算起所具有的位置勢(shì)能壓力水頭：水壓力所能引起的自由水面的升高，表示單位重量液體所具有的壓力勢(shì)能測(cè)管水頭：測(cè)管水面到基準(zhǔn)面的垂直距離，等于位置水頭和壓力水頭之和，表示單位重量液體的總勢(shì)能在靜止液體中各點(diǎn)的測(cè)管水頭相等位置、壓力和測(cè)管水頭zA00ABu0?pazB基準(zhǔn)面靜水第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律水流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力水往低處流水往高處“跑”

5、速度v壓力u位置：使水流從位置勢(shì)能高處流向位置勢(shì)能低處流速：水具有的動(dòng)能壓力：水所具有的壓力勢(shì)能也可使水流發(fā)生流動(dòng)第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律位置勢(shì)能：mgz壓力勢(shì)能：00基準(zhǔn)面質(zhì)量m壓力u流速vz動(dòng)能：總能量：稱為總水頭，是水流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力單位重量水流的能量：水流動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力-水頭第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BL透水層不透水層基坑板樁墻滲流為水體的流動(dòng)，應(yīng)滿足液體流動(dòng)的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程、動(dòng)量方程第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律

6、ABLhAzA基準(zhǔn)面總水頭：?jiǎn)挝恢亓克w所具有的能量位置水頭Z：水體的位置勢(shì)能（任選基準(zhǔn)面）壓力水頭u/?w：水體的壓力勢(shì)能（u孔隙水壓力）流速水頭V2/(2g)：水體的動(dòng)能（對(duì)滲流多處于層流≈0）滲流的總水頭：滲流問(wèn)題的水頭也稱測(cè)管水頭，是滲流的總驅(qū)動(dòng)能，滲流總是從水頭高處流向水頭低處第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律A點(diǎn)總水頭：水力坡降A(chǔ)BLhAhBzAzBΔh基準(zhǔn)面水力坡降線B點(diǎn)總水頭：二點(diǎn)總水頭差：反映了兩點(diǎn)間水流由于摩阻力造成的能量損失水力坡降i：?jiǎn)挝粷B流長(zhǎng)度上的水頭損失第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的

7、滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律一．Darcy定律二．Darcy定律的適用范圍三．滲透試驗(yàn)簡(jiǎn)介水在土中滲透的基本規(guī)律四．影響滲透系數(shù)的因素第二章土的滲透性五．層狀地基的等效滲透系數(shù)h1h2L§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律一.Darcy定律Darcy定律:在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度v與水力坡降i的一次方成正比。k:反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降i＝1時(shí)的滲流速度單位：mm/s,cm/s,m/s,m/day水力坡降：第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律注意：AAvV：假想滲流

8、速度，土體試樣全斷面的平均滲流速度Vs：實(shí)際平均滲流速度，孔隙斷面的平均滲流速度A>AvQ＝VA＝VsA第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律§2.2土的滲透試驗(yàn)和達(dá)西定律二.達(dá)西定律適用條件上限：粗粒土v>vcr①礫石類(lèi)土中的滲流不符合達(dá)西定律②砂