第八章 渗透变形的工程地质分析.pptx
工程地质学-渗透变形工程地质研究
![工程地质学-渗透变形工程地质研究](https://img.taocdn.com/s3/m/bcdc759ca48da0116c175f0e7cd184254a351b6b.png)
地震、降雨等外力作用会改变地下水状态,增加 发生渗透变形的风险。
03
渗透变形的工程地质研究
渗透变形的地质条件
80%
土壤颗粒大小
土壤颗粒的大小和分布对渗透变 形有重要影响。颗粒越小,土壤 的渗透性越差,越容易发生渗透 变形。
100%
土壤含水率
土壤含水率越高,土壤的渗透性 越差,越容易发生渗透变形。
渗透变形的影响因素
水位变化
地下水水位的变化是影响渗透变形的关键因素。 水位上升会使岩土体受到更大的水压力作用,增 加发生渗透变形的风险;水位下降则会使岩土体 干燥,降低其抗剪强度,容易发生变形。
土体含水量
土体的含水量越高,其孔隙率越大,水压力作用 越明显,越容易发生渗透变形。
颗粒组成与结构
岩土体的颗粒组成和结构对其渗透性有着重要影 响。颗粒越细、结构越松散,岩土体的渗透性越 强,发生渗透变形的可能性越大。
经验模型
根据历史数据和经验,建立预测模型,预测不同工程条件下可能发 生的渗透变形。
04
渗透变形的防治措施
防渗排水措施
防渗帷幕
通过在工程区域周围设置防渗帷 幕,防止地下水渗入工程区域, 从而减小渗透变形发生的风险。
排水沟设置
在工程区域附近设置排水沟,将 地下水引出工程区域,降低地下 水位,减小水压力对土体的影响 。
目前对渗透变形的机理和规律 仍不完全清楚,需要进一步深 入研究其内在机制和演化过程 。
THANK YOU
感谢聆听
工程地质学-渗透变形工程地 质研究
目
CONTENCT
录
• 引言 • 渗透变形的基本概念 • 渗透变形的工程地质研究 • 渗透变形的防治措施 • 工程实例分析 • 结论与展望
渗透变形
![渗透变形](https://img.taocdn.com/s3/m/5f2749d4a1c7aa00b52acb76.png)
3.渗透变形的类型及判别
渗透变形的类型
1. 2. 3. 4. 管涌 流土 接触冲刷 接触流失
渗透变形类型的判别
1. 管涌和流土
2. 接触冲刷
3. 接触流失
4.临界水力坡度的确定
7.渗透变形防治
防渗盖重工程
1.概述
在岩土体空隙中运动的地下水叫做渗流,它对岩土 体作用的力叫渗透力,当渗透力达到一定值时,岩 土中的颗粒发生移动,甚至一定体积的岩土体发生 悬浮或移动,这种作用和现象叫做渗透变形,由此 产生的工程地质问题即是渗透稳定问题。
2.渗透变形的条件和机理
渗透变形的必要条件 渗透变形产生的条件和机理
公式计算法
› K·太沙基公式 › E·A·扎马林公式 › 渗流沿斜坡出逸时流土公式
试验法实测临界水力坡度 据土的颗粒组成和透水性确定临界水力坡度
5.实际水力坡度的预测
理论公式计算
观测资料统计预测
数值模拟法预测
6.坝基渗透稳定性评价
坝基渗透稳定性评价是防治必要性决策及防治方 案和工程结构设计的主要依据。
水利工程土力学教学课件:3.3 渗透力和渗透变形
![水利工程土力学教学课件:3.3 渗透力和渗透变形](https://img.taocdn.com/s3/m/04cc883fbfd5b9f3f90f76c66137ee06eef94e44.png)
位置 只发生在水流渗出的表层
土类 历时 后果
只要渗透力足够大,可发生在任 何土中
破坏过程短
导致下游坡面产生局部滑动等
管涌
土体内细颗粒通过粗粒形成的 孔隙通道移动
可发生于土体内部和渗流溢出 处
一般发生在特定级配的无粘性土 或分散性粘土中
破坏过程较长,渐进破坏
导致结构发生塌陷或溃口
渗透变形案例
据统计,渗透变形所造成的土坝失 事占总失事土坝的百分比:我国是29% ,美国39%,日本44%,瑞典40%, 西班牙40%。由此可知因渗透变形导致 工程失事的比重是如此之大,也反应出 渗透变形对工程的重要性。
3.3渗透力和渗透变形
渗透力和渗透变形
1. 什么是土的渗透变形? 2. 土体在渗流作用下发生破坏,由于土
体颗粒级配和土体的结构不同,存在 流土、管涌、接触冲刷和接触流失四 种破坏形式。
渗透力和渗透变形
流土:在上升的渗流作用下局部土体表面隆起、 顶穿,或者粗细颗粒群同时浮动而流失称为流 土。前者多发生于表层为粘性土与其他细粒土 组成的土体或较均匀的粉细砂层中,后者多发 生在不均匀的砂土层中。 管涌:土体中的细颗粒在渗流作用下,由骨架孔 隙通道流失,称为管涌,主要发生在砂砾石地 基中。
流土示意图
渗透力和渗透变形
管涌:在渗流水流作用下,土中的细颗粒在粗 颗粒形成的孔隙中移动,以至流失;随着土的 孔隙不断扩大,渗透流速不断增加,较粗的颗 粒也相继被水流逐渐带走,最终导致土体内形 成贯通的渗流管道,造成土体坍塌。
渗透力和渗透变形
流土与管涌的比较
现象
流土
土体局部范围的颗粒同时发 生移动
感谢聆听
(1)判别土的渗透变形类型。 (2)确定流土、管涌的临界水力比降。 (3)确定土的允许水力比降。
水文地质学 渗透变形
![水文地质学 渗透变形](https://img.taocdn.com/s3/m/6327bea9964bcf84b8d57b1e.png)
渗透变形的形式一般有管涌与流土、接触冲刷和接 触流土等:
>>流土指在向上的渗透水流作用下,表层土局部范围内的 土体或颗粒同时发生悬浮、移动的现象。
>>管涌指在渗透水流的作用下,土中的颗粒被水流逐渐带走, 最终导致土体内形成贯通的渗流管道,造成土体坍塌的现象。
>>接触冲刷是指渗流沿着两种不同土层的接触 面流动时,沿层面带走细颗粒的现象。
>>接触流土是指渗流垂直于渗透系数相差较大 的两相邻土层的接触面流动时,将渗透系数较小的 土层中的细颗粒带入渗透系数较大的另一土层的 现象。
土的渗流及管涌流土变形分析优秀课件
![土的渗流及管涌流土变形分析优秀课件](https://img.taocdn.com/s3/m/333844b503d8ce2f0166236d.png)
坝基坝身渗流
不透水层
石坝
浸润线
透水层
渗流量
渗透变形 (管涌)
渗流控制
水、气等在土体孔隙中流动的现象
渗流
土具有被水、气等液体透过的性质
渗透性
原因:土体具有连续的孔隙(内因);水头差(外因)
板桩围护下的基坑渗流
板桩墙
基坑
透水层
渗透压力(隆起)
渗流量 (降水方法)
渗透变形(流土)
不透水层
渗流中的水头与水力坡降
a
渗流方向近乎水平,使 土粒产生向下游移动的 趋势,对稳定不利
c b
渗流力与重力方向相 反,当渗透力大于土 体的有效重度,土粒 将被水流冲出
临界水力坡降—使土体开始发生渗透变形的水力坡降
J 当土颗粒的重力与渗透力相等时,土颗粒不受任何
力作用,好像处于悬浮状态,这时的水力坡降即为 临界水力坡降。
G GJ
土中水的渗流是由水头势能驱动,由水头高(势能大) 的地方流向水头低(势能小)的地方。
基坑 透水层
A
B L
不透水层
水力梯度(坡降):
i hA hB h
LL
达西定律
1856年法国学者 Darcy对砂土的渗 透性进行研究
水在土中的渗透速度与 试样的水力梯度成正比
渗透速度:v=ki
渗流量: qvAkiA
流土的临界坡降 当渗流自下向上作用时,常 采用根据极限平衡得到的太沙基公式计算
JB(G 1 )1 (n)
式中 G——土粒比重;n——土的孔隙率。 JB一般在0.8~1.2之间变化。南京水利科学研究院建议把 上式乘以1.17。容许渗透坡降[JB]也要采用一定的安全系数,
对用粘性土,可用1.5;对于非粘性土,可用2.0~2 .5
土力学系列土的渗透性和渗流PPT课件
![土力学系列土的渗透性和渗流PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/11ff307d51e79b8969022668.png)
流入和流出相等:
adh= k(h/L)Adt
即 dt aLdh kAh
整理并积分得
由此求得渗透系数:
第24页/共47页
2021/6/9
变水头渗透试验装置
第25页/共47页
3.现场抽水试验
▪ 粗颗粒土或成层的土,室内试验时不易取得原状土样; ▪ 小土样不能反映天然土层的结构性。
第3页/共47页
图3-1 渗流模型
渗流模型基本假定:
➢ 不考虑渗流路径的迂回曲折,只分析它的主要流向; ➢ 认为孔隙和土粒所占的空间之总和均为渗流所充满。
第4页/共47页
➢ 同一过水断面,渗流模型的流量等于真实渗流的流量; ➢ 任一界面上,渗流模型的压力与真实渗流的压力相等; ➢ 相同体积内,渗流模型所受阻力与真实渗流相等。
图3-1 渗流模型
第5页/共47页
1.渗流速度 断面面积为A,通过的渗透流流量为q,则平均流速为:
v=q/A
真实渗流仅发生在孔隙面积A内,因此真实流速为:
于是
v0=q/A
v/v0=A/A=n
“模型的平均流速要小于真实流速”
第6页/共47页
2.水头
能 量 是 用 水 头 来 表 示 , Bernoulli’s Equation:
图3-12 流土示意图
第42页/共47页
▪ 比较和区别: ✓ 流砂现象发生在土体表面渗流逸出处,不发生于土体内部 ✓ 管涌可以发生在渗流逸出处,也可能发生在土体内部
第43页/共47页
例3-4:
(1)由渗透力计算公式得j=wi 而 故
第44页/共47页
(2) 由 可得
即 发生流土现象。
而
第45页/共47页
工程地质与土工试验检测PPT课件(共16单元)土的渗透变形
![工程地质与土工试验检测PPT课件(共16单元)土的渗透变形](https://img.taocdn.com/s3/m/38bc16e80875f46527d3240c844769eae009a37f.png)
基本类型: • 管涌 • 流土 • 接触流土 • 接触冲刷
单一土层渗透变形 的两种基本形式
渗透变形
流土:在向上的渗透作用下,表层局部范围内的土体或颗 粒群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土,只要水 力坡降达到一定的大小,都可发生流土破坏
渗流
坝体 粘性土k1<<k2
砂性土k2
原因: i icr
icr
Gs 1 1 e
与土的密实度有关
渗透变形 - 流土
渗透变形
在渗流作用下,一定级配的无粘性土中的细小颗粒,通 过较大颗粒所形成的孔隙发生移动,最终在土中形成与 地表贯通的管道
1. 在渗透水流作用下,细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失 2. 孔隙不断扩大,渗流速度不断增加,较粗颗粒也相继被水带走 3. 形成贯穿的渗流通道,造成土体塌陷
kA h2
t=t2
h2
水头 测管
开关
A k aL ln h1
At h2
选择几组量测结果 ,计算相应的k,取平均值
室内试验方法-变水头试验法
渗透系数的测定
条件 已知 测定 公式 取值 适用
常水头试验
Δh=const Δh,A,L
V,t
k VL Aht
重复试验后,取均值
粗粒土
变水头试验
Δh变化 a,A,L Δh,t
土的渗透变形
工程地质与土工试验
目录
contents
渗透系数的测定方法 渗透力 渗透变形
渗透系数的测定
渗透系数的测定方法
室内试验方法 野外试验方法
• 常水头试验法 • 变水头试验法
• 井孔抽水试验 • 井孔注水试验
渗透系数的测定
试验条件: Δh,A,L=const 量测变量: 体积V,t
渗透变形
![渗透变形](https://img.taocdn.com/s3/m/d466b0e5856a561252d36f48.png)
渗透变形——地质分析学院:水利与生态工程学院班级:12水利水电建筑工程4班学号:2012011581学生:汤飘瑞指导教师:杨普济一丶渗透变形的的认识要研究渗透变形的工程地质,我们首先就要弄清楚这些概念。
1、渗流:地下水在岩土空隙中的运动。
2、渗透压力:渗透水流作用于岩土上的力,称为渗透压力,又称为动水压力。
3、渗透变形(渗透破坏):当渗透压力达到一定值时,岩土中一些颗粒甚至整体就会发生移动而被渗流带走,从而引起岩土的结构变松,强度降低,甚至整体发生破坏,表现为鼓胀、浮动、断裂、泉眼、沙浮、土体翻动等,这种现象称为渗透变形,由此产生的工程地质问题,就是渗透稳定性问题。
4、渗透变形一般发生在砂土和粉土中,在河流两岸及大坝建设中引人关注。
在自然界中,渗透变形现象一般发生在无粘性土和亚砂土中,象“黄土喀斯特现象”,河流阶地上的“碟形洼地”和覆盖岩溶区的“土洞”等现象均属之。
由于人类工程—经济活动使渗流加强,从而产生的渗透变形问题较多。
如基坑开挖时的流砂现象,因矿山排水或汲取地下水在覆盖岩溶区产生的地面塌陷。
土石坝坝基的渗透稳定性问题等.这种现象不但在松散土体中发生,而且在基岩的断裂破碎带和风化壳中也可能发生。
引起渗透变形的驱动力是动水压力;动水压力的大小主要取决于地下水的水力梯度.土体抵抗渗透变形的能力叫抗渗强度,其大小取决于土的颗粒组成、排列方式、物理力学性质及地下水流向等.在渗流作用下,土体的渗透稳定性决定于动水压力与抗渗强度之间矛盾的发展演化过程。
水在土中的渗流不仅对于某一接触面作用有浮力, 而且土粒本身也受到孔隙水流拖曳力用渗流对于土体作用的孔隙水压力可以分为两种: ¹静水压力, 即由粒间孔隙中的水所传递的压力, 它与土粒间的接触情况无关, 对土体骨架的结构形式以及对土的剪应力等力学性质不产生影响; º动水压力, 当饱和土体内有水头差时, 水体就通过土粒间的孔隙流动, 沿渗流方向给土粒以拖曳力, 使土粒有前移的趋势。
渗透变形工程地质研究ppt课件
![渗透变形工程地质研究ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/6d883f801eb91a37f0115cb3.png)
Icr= ’ =( s-1)(1-n)…… 太沙基公式
土粒越密实, n 越小, Icr 越大,土体越不容易 发生浸透变形。
扎马林I: cr(ρs 1)(1n)0.5n
我国水
利部I门 cr:,
(112
tg)
c
g
式中: -土的侧压力系数
管涌的Icr的求取较为复杂,经过实验测定。
〔一〕防渗斜墙
1.设计思索
对临水侧有铺盖或地基有垂直防渗的情 况,斜墙应与其连成一体,构成完好的防渗 体系,以提高防渗效果。
斜墙的尺寸应根据散浸的范围、出渗点的 高度和渗水的严重程度经计算确定,长度至 少超越渗水段两端各5m,高度应超越设防 水位0.5~1.0m。
对粘土斜墙,垂直于堤坡方向的厚度为 1~2m,坡度与原堤身相当或稍缓。为防 止粘土斜墙干裂、冻裂和其它损害的影响, 应设壤土维护层,普通情况,维护层高于墙
二、土体性质与浸透变形类型
土体构造包括了土中粗细颗粒直径比例、 细粒物质含量、土的级配等。
1.粗细颗粒直径比例
细粒从空隙中流动最优比例: d0/d >= 8
天然无粘性土 n=0.395 D土/体d的0陈列=方2式.5决议着D / d0 的值:
d0 :孔隙直径 d:细颗粒直径 D:粗颗粒直径
当陈D列/d疏松>时=,2D0/ d有0 利减小于,管D/涌d 减小,有利于浸透变形
铺盖与堤身防渗斜墙连接处宜选用相同的材45二垂直防渗垂直防渗特别适用于地基透水层较薄隔水层较浅的情况此时可以做成封闭式防渗幕墙堤基的渗流量和扬压力可以得到有效控制从而可以达到根治堤基渗透破坏的目的图a
❖
第六章
❖ 浸透变形工程地质研讨
工程地质学——渗透变形工程地质研究(精选)PPT26页
![工程地质学——渗透变形工程地质研究(精选)PPT26页](https://img.taocdn.com/s3/m/f652d9127c1cfad6185fa79a.png)
11、战争满足了,或曾经满足过人的 好斗的 本能, 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ,破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果, 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子
▪Leabharlann 29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
13、遵守纪律的风气的培养,只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致,是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
▪
谢谢!
26