土的滲透性與滲透變形課件

土的滲透性與滲透變形第二章概述達(dá)西定律及其適用范圍滲透系數(shù)及其確定方法滲透力滲流變形及防治主要內(nèi)容概述下游上游土壩蓄水后水透過壩身流向下游H隧道開挖時，地下水向隧道內(nèi)流動

浸潤線透水層不透水層石壩壩基壩身滲流1.滲透量？2.滲透力？3.滲透破壞？板樁圍護(hù)下的基坑滲流問題滲透問題：1.滲透量？2.滲透力？3.滲透破壞？ABL透水層不透水層基坑水流的連續(xù)性能量守恒動量守恒達(dá)西定律及其適用范圍一、滲流中的水頭與水力坡降總水頭：位置水頭z：水體的位置勢能（任選基準(zhǔn)面）壓力水頭p/γw:水體的壓力勢能（p孔隙水壓力）流速水頭V2/(2g):水體的動能（對滲流多處于層流≈0）滲流的總水頭：二、達(dá)西定律試驗條件：層流；h1，A，L均為常量量測變量：h2，Q，t試驗結(jié)果：或者水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比達(dá)西定律ib起始水力坡降v=kiivO砂土0iv密實粘土ivO礫石三、達(dá)西定律的適用范圍適用條件：層流——砂土，粉土，松散或砂性重的黏土1、常水頭試驗試驗條件：△h，A，L均為常量量測變量：滲水量Q，t試驗結(jié)果：*適用土類：透水性較大的砂性土*2、變水頭試驗試驗條件：a，A，L均為常量量測變量：水頭差△h，tt=t2△h2適用土類：透水性較小的粘性土dht+dt在t→t+dt時段內(nèi)：入流量：出流量：連續(xù)性條件：例2-1現(xiàn)做變水頭滲透試驗，所用粘土試樣的截面積為30cm2，厚度為5cm，滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)徑為0.5cm，試驗開始時的水頭差為150cm，經(jīng)時段5min觀察得水的水頭差為130cm，試求試樣的滲透系數(shù)。室內(nèi)試驗方法小結(jié)條件已知測定算定取值適用常水頭試驗△h為常數(shù)△h，A，LQ，t重復(fù)試驗后，取均值粗粒土變水頭試驗△h變化a，A，L△h，t不同時段試驗，取均值黏性土二、影響滲透系數(shù)的因素土粒大小和級配土的孔隙性土中封閉氣體含量水的動力粘滯系數(shù)土粒越粗，大小越均勻，形狀越圓滑，k值越大。土越密實，孔隙比越小，k值越小飽和度越低，孔隙中氣泡越多，k值越小溫度越高，水的粘滯性越小，k值越大三、成層土的滲透性天然土層多呈層狀確定各層的ki根據(jù)滲流方向確定等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù)多個土層用假想單一土層置換，使得其總體的透水性不變ky已知條件：達(dá)西定律：等效條件：垂直滲流等效滲透系數(shù)算例H1=1.0m，k1=0.01m/dayH2=1.0m，k2=1m/dayH3=1.0m，k3=100m/day按層厚的加權(quán)平均，由較大值控制按層厚的倒數(shù)加權(quán)平均，由較小值控制滲透力J土粒阻力FJ=FJ—總滲透力，KNj—滲透力，KN/m3滲透力j：滲透水流對所流經(jīng)的土體單位體積的作用力。二、滲透力的計算h土樣L12121234h上游下游滲透變形（滲透破壞）一、滲透變形的基本形式滲透變形的基本形式：流土

管涌原因內(nèi)因：較均勻的細(xì)土顆粒，或黏性土；外因：有足夠大的水力坡降。

管涌：滲流作用下，土體中的細(xì)顆粒群在粗顆粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動并帶出的現(xiàn)象。原因內(nèi)因：①無粘性土；

②有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙。外因：滲透力足夠大

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(dǎo)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(xì)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口壩體粘性土k1<<k2砂性土k2二、土的臨界水力坡降定義：土體瀕臨破壞時的水力坡降稱為臨界水力坡降，以γcr表示。1、流土型土的臨界水力坡降滲流流土的臨界水力坡降：流土的水力坡降決定于土的物理性質(zhì)流土的臨界水力坡降的使用滲流溢出處的水力坡降叫作溢出坡降，記為。當(dāng)土體處于穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)土體處于臨界狀態(tài)當(dāng)土體處于流土狀態(tài)工程上的安全溢出坡降計算：——安全系數(shù)，常取2~2.52、管涌型土的臨界水力坡降壩體滲流測定方法：（1）試驗方法肉眼觀察

i與v的關(guān)系aicr00.10.20.30.40.5

流速v0.70.60.50.40.30.20.1坡降i取最小值測定方法：（2）估算方法Ks

——安全系數(shù)，取1.5~2.0之間。工程設(shè)計：3、臨界水力坡降的試驗資料（1）臨界水力坡降與不均勻系數(shù)的關(guān)系（2）臨界水力坡降與細(xì)料含量的關(guān)系（3）臨界水力坡降與滲透系數(shù)的關(guān)系滲透變形的防治防治流土透水層不透水層防滲體壩體浸潤線減小i：上游延長滲徑下游減小水壓增大[i]：下游增加透水蓋重改善幾何條件：設(shè)反濾層等

改善水力條件：減小滲透坡降防治管涌本章小結(jié)工程實例滲流問題土的滲透性及滲透規(guī)律滲透力與滲透變形滲透中的水頭與水力坡降滲透試驗與達(dá)西定理滲透系數(shù)的測定及影響因素層狀地基的等效滲透系數(shù)滲透力：概念與計算滲透變形：類型、條件、防治1、如下圖所示，有A、B、C三種土，其滲透系數(shù)分別為KA=1×10-2cm/s，KB=3×10-3cm/s，KC=5×10-4cm/s，裝在截面為10cm×10cm的方管中，問：(1)滲透經(jīng)過A土后的水頭降落值△h為多少？(2)若要保持上下水頭差h=35cm，需要每秒加多少水？（2）（1）設(shè)經(jīng)過B土后的水頭降落值為△hB。根據(jù)各斷面的滲流速度相等，有：解：（2）根據(jù)各斷面的滲流量相等，有：2、如圖所示，在長為10cm，面積8cm2的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測定粉砂的Gs=2.65，e=0.9，筒下端與管相連，管內(nèi)水位高出筒5cm，且固定不變，水流自下而上通過試樣后溢流出去。試求（1）滲流力的大?。唬?）臨界水力梯度值判斷是否會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。解：（1）（2）因此:不會發(fā)生流沙3、（2005年巖土工程師專業(yè)考試試題）某土石壩壩基表層土的平均滲透系數(shù)為k1=10-5cm/s，其下的土層滲透系數(shù)為k2=10-3cm/s，壩下游各段的孔隙率如表所列，設(shè)計抗?jié)B透變形的安全系數(shù)采用1.75，請指出下列（）選項項段為實測水力坡降大于容許滲透比降的土層分段。（A）Ⅰ（B）Ⅱ（C）Ⅲ（D）Ⅳ某土石壩壩基表層土的平均滲透系數(shù)為K1=10-5cm/s，其下的土層滲透系數(shù)為k2=10-