第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案
土力学土的渗透性及渗流
8
2、渗流量的计算及渗透变形控制问题
基坑围护结构下的渗流
板桩墙
基坑
透水层
渗流问题：
1. 渗流量？ 2. 渗透破坏？ 3. 渗水压力？
不透水层
9
基坑开挖降水
井点降水
10
管井降水
11
工程实例 湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌
12
2、渗流量的计算及渗透变形控制问题
水井渗流 Q
天然水面
含水层
渗流问题：
38
三、成层土的平均渗透系数
天然土层多呈层状
✓确立各层的k ✓考虑渗流方向
等效渗透系数
39
水平渗流 将土层简化为均质土，便于计算
总流量等于各土层流量之和 （各层的水力梯度相等）
条件:
im
i
h L
Q q j kxiH
q j v j H j k jiH j
等效渗透系数:
m
Q kxiH i k j H j j 1
P1 = γwhw
P2 = γwh2
R + P2 = W + P1
R + γwh2 = L(γ + γw) + γwhw
R = ? R = γ L
0
45
静水中的土体 R = γ L
渗流中的土体
ab
P1
W A=1
P2 R
W = Lγsat＝L(γ + γw)
贮水器 hw L 土样
0
Δh
h1 h2
0 滤网
非线性流（紊流） 地下水的渗流速度与 水力梯度成非线性关系
线性稳定流
线性非稳定流
非线性稳定流 非线性非稳定流
我们现在需要掌握和理解的达西定律
渗流力学课后习题答案
渗流力学课后习题答案渗流力学课后习题答案渗流力学是研究地下水流动规律的一门学科，它在地质工程、水利工程等领域有着广泛的应用。
在学习渗流力学的过程中，习题是检验理论掌握程度和提高解题能力的重要方式。
下面将为大家提供一些渗流力学课后习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、渗透率和渗透系数计算1. 计算渗透率时，需要知道渗透系数和介质的孔隙度。
渗透系数的单位是什么？如何计算渗透率？答：渗透系数的单位是米/秒。
渗透率的计算公式为：渗透率 = 渗透系数× 孔隙度。
2. 若一个土层的渗透率为1×10^-4 cm/s，孔隙度为0.4，求该土层的渗透系数。
答：渗透率的单位为cm/s，而渗透系数的单位为m/s。
所以需要将渗透率的单位转换为m/s。
1 cm = 0.01 m，所以渗透率为1×10^-6 m/s。
渗透系数 = 渗透率 / 孔隙度= (1×10^-6 m/s) / 0.4 = 2.5×10^-6 m/s。
二、多孔介质中的渗流1. 一个矩形土层，长为10 m，宽为5 m，渗透系数为1×10^-4 cm/s，上表面水头为10 m，下表面水头为5 m，求该土层的渗流速度。
答：渗流速度的计算公式为：渗流速度 = (上表面水头 - 下表面水头) × 渗透系数 / (土层厚度× 孔隙度)。
土层厚度为10 m，孔隙度未知，无法计算准确的渗流速度。
2. 一块长方形土层，长度为20 m，宽度为10 m，渗透系数为1×10^-3 cm/s，上表面水头为10 m，下表面水头为5 m，求该土层的渗流速度。
答：渗透系数的单位为cm/s，需要将其转换为m/s。
1 cm = 0.01 m，所以渗透系数为1×10^-5 m/s。
渗流速度 = (上表面水头 - 下表面水头) × 渗透系数 / (土层厚度× 孔隙度) = (10 m - 5 m) × (1×10^-5 m/s) / (20 m × 孔隙度) = 5×10^-6 / (20 × 孔隙度) m/s。
第四章 土石坝自测题及答案
第四章土石坝自测题一、填空题1．土石坝按施工方法可分为、、和等形式。
2．土坝按防渗体的位置分为、、、。
3．土石坝的剖面拟定是指、、和的拟定。
4．在土石坝的坝顶高程计算中，超高值Y= （写出公式）。
公式中各字母代表的含义是：、、。
5.碾压式土石坝上下游坝坡常沿高程每隔10～30m设置，宽度不小于1.5～2.0m，一般设在。
6.当有可靠防浪墙时，心墙顶部高程应，否则，心墙顶部高程应不低于。
7.由于填筑土石坝坝体的材料为，抗剪强度低，下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不会产生。
8.土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。
坝体内渗流的水面线叫做。
其下的土料承受着，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定。
9..土石坝可能滑动面的形式有、和复合滑裂面。
10.土石坝裂缝处理常用的方法有、、等。
11.土石坝管涌渗透变形中使个别小颗粒土在孔隙内开始移动的水力坡降；使更大的土粒开始移动，产生渗流通道和较大范围内破坏的水力坡降称。
12.在土石坝的坝坡稳定计算中，可用替代法考虑渗透动水压力的影响，在计算下游水位以上、浸润线以下的土体的滑动力矩时用重度，计算抗滑力矩时用重度。
13.土石坝的上游面，为防止波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、顺坝水流的冲刷等对坝坡的危害，必须设置。
14.土石坝砂砾石地基处理属于“上防”措施，铅直方向的有、板桩、和帷幕灌浆。
15.砂砾石地基一般强度较大，压缩变形也较小，因而对建筑在砂砾石地基上土石坝的地基处理主要是解决。
16.土石坝与混凝土坝、溢洪道、船闸、涵管等混凝土建筑物的连接，必须防止接触面的，防止因而产生的裂缝，以及因水流对上下游坝坡和坝脚的冲刷而造成的危害。
17.土坝的裂缝处理常用的方法有、、等。
18.土石坝的渗漏处理时，要遵循“”的原则，即在坝的上游坝体和坝基、阻截渗水，在坝的下游面设排出渗水。
二、单项选择题1.土石坝的粘土防渗墙顶部高程应（）。
A、高于设计洪水位B、高于设计洪水位加一定超高，且不低于校核洪水位C、高于校核洪水位D、高于校核洪水位加一定安全超高2.关于土石坝坝坡，下列说法不正确的有（）。
第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案
第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
)二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度￥（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中~（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
土的渗流性及渗流问题练习习题及标准答案.doc
第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为 1 时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（D）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m 3的砂土，在临界水头梯度（A）1 kN/m 3 （ B） 2 kN/m 3 I Cr时，动水力G 大小为：（ C ）D（ C） 10 kN/m 3 （ D） 20 kN/m 33.反应土透水性质的指标是（D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（ C）压缩系数（ D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（ D ）（A）压缩系数（ B）固结系数（C）压缩模量（ D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（ A ）（A）坑底隆起（ B）流土（ C）砂沸（ D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
土力学习题及答案--第四章
土力学习题及答案–第四章题目1.试描述土体孔隙水压力的变化规律。
2.饱和土的排水过程与非饱和土的渗流过程有什么区别？3.建筑下沉的引起原因有哪些？请结合土中孔隙水压力的变化作说明。
4.单向排水试验的目的是什么？试述单向排水试验的步骤和分析方法。
答案1. 土体孔隙水压力的变化规律当土体含水量增加时，土壤中的孔隙水压力逐渐增加，如果土体中的孔隙率较高，则孔隙水压力变化较小，土体的相对稳定性较好。
但是，当土体的孔隙率较低时，随着土壤中含水量的增加，孔隙水压力的增加就会显著地影响土体的稳定性。
2. 饱和土的排水过程与非饱和土的渗流过程的区别饱和土体的排水过程是指土体中的孔隙水压力增大，排水量增加，直到孔隙水压力降到等于大气压力为止。
而非饱和土体的渗流过程是指土体中孔隙水压力的变化与土壤水分的含量变化同时发生。
当土体的孔隙水压力高于环境中的气压时，土壤中的水分会逐渐排出土体并通过渗透力向低位移动。
3. 建筑下沉的引起原因建筑下沉的原因有多种，例如土壤压缩或沉降、施工引起的改良土壤松散和振动等。
其中，一个常见的原因是土壤中的孔隙水压力变化。
孔隙水压力的变化反映着土壤中的水分含量，当土体中发生排水或渗流作用时，孔隙水压力的变化可以导致土壤的压缩或沉降，从而导致建筑物发生下沉或运动。
4. 单向排水试验的目的、步骤和分析方法单向排水试验是确定土壤的固结或压缩特性的一种试验方法，主要用于测定土体在水平方向上的固结性质。
其目的是测定土体在规定的固结或压缩条件下的水平变形和孔隙水压力的变化，以推测土壤在实际施工中的变形和孔隙水压力的变化。
其步骤如下：1.在三轴应力仪中放置试样，并固定它的底部。
2.在试样上施加垂直荷载，并记录荷载和高度变化。
3.在试样底部通入水，使之充满孔隙，并等待孔隙水压力被排出为止。
4.记录试样中的孔隙水压力，同时测量试样的高度变化。
5.移除水源并记录孔隙水压力和高度变化。
分析步骤如下：1.根据收缩指数计算试样的压缩性质。
土的物理性质、渗流习题
35
土的渗透性
→ 位置水头、压力水头、测管水头、总水头的概 念？ → 达西定律的意义及其应用范围？
36
渗透力和渗透变形
→ 渗透力的产生原因？ → 渗透力是一种体积力？方向如何？ → 临界水力坡降的概念？ → 是否任何类型的土都会发生流土破坏？ → 是否任何类型的土都会发生管涌破坏？
37
流网是如何绘出的？ 为何可用流网求解二维渗流问题？ 等水头线与流线为何垂直？ 为何各个网格的长宽比为常数？
12
三、方法讨论
1、三相草图法
13
三、方法讨论
2、流网法
物理 现象
数学 描述
注重： 物理意义 几何意义 实际应用
几何 表示
14
三、方法讨论
2、流网法
△h
l s
确定边界流线 和首尾等势线
H s 0 l 0
流 线——水质点运动的轨迹线。 等势线——测管水头相同的点之连线 。 流 网——等势线和流线所形成的网络状曲线簇。 流网法——通过绘制流线与势线的网络状曲线簇来求解渗流问题。
k=2.5×10-6 m/s
基坑开挖中常遇到 的上层滞水的情况 （多土层） 请画出土层中位置 水头、压力水头和 总水头的分布。
潜水位
k=5.0×10-3 m/s
相对透水层
基坑的渗流问题
24
四、难点讨论
板桩
基坑
2、各种水头的计算
k=5.0×10-3 m/s
基坑开挖中常遇到 的另一种有承压水 的情况 请画出土层中位置 水头、压力水头和 总水头的分布。
相对不透水层
k=5.0×10-3 m/s
基坑的渗流问题
6m
k=5.0×10-6 m/s
土的渗透性与渗流
土的渗透性与渗流一、填空题1. 土中孔隙水的流动总能量可以用总水头来表示，这个总水头由______水头、_______水头和________水头三项组成。
由于土中渗流速度一般较小，所以其中的________水头可以忽略不计，另外的两项水头之和成为_______水头。
2. 当土体两点之间存在________，并具有_______时，就会有渗流发生，渗流速度与_______成正比。
3. 在渗透性很低的粘土中，只有当水力坡降________起始水力坡降时，流速与水力坡降才接近线性关系。
4. 渗透系数k是综合表征土体________强弱的一个指标，它反映水渗过土体的难易，量纲与渗流速度_______，其物理意义是单位水力坡降时的渗流速度。
k值越大，渗透性越_______。
5. 影响土的渗透系数最主要的因素是_________和__________。
6. 从试验原理来看，渗透系数的室内测定方法可以分为_________法和__________法。
7. 实际地基土的渗透系数在各个方向一般是不同的，通常水平向的比垂直向的______。
8. 土的强度和变形主要由_________应力决定。
9. 渗透力是________对_________的压力，它是一种________力。
渗透力的大小与_______成正比，作用方向与_________一致。
10. 土体渗透破坏的主要形式有_________和_________。
1.位置水头、压力水头、流速水头；流速，测压管。
2. 水头差，渗透路径，水力坡降。
3. 超过。
4. 渗透性，相同，强。
5. 土的颗粒性质，孔隙比。
6. 常水头，变水头。
7. 大。
8. 有效。
9. 渗透水流，土颗粒，体积，水力坡降，渗流方向。
10. 流土，管涌。
二、选择题1. 达西定律中所用到的流速是土中水渗流的哪个流速？（A）实际流速（B）渗透流速（C）出逸流速（D）最大流速2. 下列关于渗透系数的描述，正确的是：（A）土的渗透系数k越大，土的透水性就越大，土中的水头梯度i 也越大（B）渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个指数，可在试验室或现场试验测定（C）.含有细砂夹层的填土或粘土层中垂直渗透系数ky大于水平渗透系数kx（D）土的渗透系数主要受土的孔隙比影响，而与土颗粒矿物组成无关3. 下列关于影响土体渗透系数的因素中描述正确的为：①粒径大小和级配；②结构与孔隙比；③土的饱和度；④温度；⑤颗粒的矿物成分。
土的渗透性和渗流问题
VL k
Aht
适用土类：透水性较大的砂性土
• 室内试验方法1—常水头试验法
18
• 室内试验方法2—变水头试验法 试验装置：如图 试验条件: Δh变化，A，L=const 量测变量: Δh ，t
适用：透水性较小的粘性土
h1
Q 土样 L A
t=t1
t=t2
h2 水头 测管 开关
a
19
• 室内试验方法2—变水头试验法
cr
1 e
39
2.形成条件 流土
无压重时： i < icr : i > icr : i = icr :
土体处于稳定状态 土体发生流土破坏 土体处于临界状态
经验判断：
i i icr
Fs
[ i ] : 允许坡降
Fs: 安全系数1.5～2.0
40
管 在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小 涌 颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，
Δh=0 静水中，土骨架会受到浮力作用。 Δh>0 水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同 时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。 渗透力 j ——渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力， 方向与渗流方向一致。
31
j
2、物理本质
土 粒
渗流
ab
贮水器 hw L 土样
0
Δh h1
h2
0 滤网
32
3、计算方法 土水整体分析
4
土石坝坝基坝身渗流
防渗斜墙及铺盖
不透水层
三方面的
土石坝
问题
浸润线
渗流量
透水层 渗透破坏
渗流控制
土的渗透变形:流土、管涌、接触冲刷、接触流失
1、流土：在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒 同时发生悬浮移动的现象
第四章土的渗透性与土中渗流
第四章 土的渗透性与土中渗流、单项选择题1. 在常水头试验测定渗透系数k 中，饱和土样截面积为 A ，长度为L ,当水流经土样，当水头差△h ,及渗出流量Q 稳定后，量测经过时间 t 内流经试样的水量 V ,则土样的渗透系数k 为 ___________ 。
(A)V △ h /(ALt)(B) △ hV/(LAt)(C) VL/(A h At)2. 下述关于渗透力的描述正确的为 _____________ 。
①其方向与渗流方向一致；②其数值与水力梯度成正比；③是一种体积力 (A)仅①②正确(B)仅①③正确 (C)①②③都正确3. 管涌形成的条件中，除具有一定的水力条件外，还与几何条件有关，下列叙述正确的是C u >10的土更容易发生管涌 C u <10的土更容易发生管涌1m ，渗透系数分别为 k 1=1m/d ， k 2=2m/d ，k 3=10m/d ，(C) 1.87 m/d(C)粉土 -2 -3 -4、「亠k A =1 x 10 cm/s ，k B =3 x 10 cm/s ，k c =5 x 10 cm/s ，装A 土后的水头降落值△ h 为 ___________ 。
(A) 5 cm (B) 10 cm (C) 20 cm7. _____________________________________________________ 下列关于影响土体渗透系数的因素中描述正(A) 不均匀系数C u <10的土比不均匀系数 (B) 不均匀系数C u >10的土比不均匀系数 (C) 与不均匀系数Cu 没有关系4.不透水岩基上有水平分布的三层土，厚度均为则等效土层水平渗透系数 k x 为 _________ 。
(A)12 m/d(B) 4.33 m/d 5.卜列土样中更容易发生流砂。
(A) 粗砂或砾砂(B) 细砂和粉砂6•如图所示有ABC 三种土，其渗透系数分别为, 在断面10cm x 10cm 的方管中，问渗流经过 (A)仅①②对影响渗透系数有影响(B) ④⑤对影响渗透系数无影响确的是______________________________________________________①粒径大小和级配；②结构与孔隙比；③饱和度；④矿物成分；⑤渗透水的性质（C ）①②③④⑤对渗透系数均有影响 8. 某基坑围护剖面如图，从图中可以得出 AB 两点间的平均水力梯度为9. _______________________________ 在防治渗透变形措施中， 是在控制水力梯度。
土的渗透性和渗流问题
第二篇 土力学第四章 土的渗透性和渗流问题第一节 概述土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。
渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。
水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。
此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。
本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。
第二节 土的渗透性一、土的渗透规律——达西定律(一)渗流中的总水头与水力坡降液体流动的连续性原理：（方程式）dw v dw v w w ⎰⎰=2211 2211v w v w =1221w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。
前提：流体是连续介质流体是不可压缩的；流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。
理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。
）c gv r p Z =++22饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。
水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。
按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水 头V 2/2g 之和表示，即gv r u Z h w 22++= 4-1 此方程式中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能，而其量纲都是 长度。
教材P37图22表示渗流在水中流经A ，B 两点时，各种水头的相互关系。
按照公式（4－1），A,B 两点的总水头可分别表示为：gv r u Z h A w A A A 22++= gv r u Z h B w B B B 22++= h h h B A ∆+=式中：Z A ，Z B ：为A ，B ，两点相对于任意选定的基准面的高度，代表单位重量液体 所具有的位能（位置高度）故称Z 为位置水头。
土的渗透性和渗流问题
利用达西定律，并结合条件（1）得：
∆hi vH i v i = k i ii = k i = v → ∆hi = Hi ki
v = kzi = kz ∆h vH → ∆h = H kz
vH i vH 再利用条件（2），容易得到： = ∑ ，从 kz ki
而：
H kz = Hi ∑k i
(2-11)
② 根据原则①和②初步绘制几条流线，每条流 线不能相交，但必与上、下游的等势面正交， 再从中央向两边绘等势线，要求等势线与流线 正交，成弯曲正方形； ③ 经反复修改，至大部分网格满足曲线正方形 为止。
对边值问题，流网的解是唯一的，精度可达 95%以上。
2. 流网Leabharlann 特点（1）流网与上、下游水头无关； ）流网与上、下游水头无关； （2）上、下游透水面为首尾等势面。 ） 下游透水面为首尾等势面。
渗流 粘土颗粒
二、渗透系数的测定及影响因素
1. 渗透系数的测定方法：
常水头法 — 适用于粗粒土 室内 变水头法 — 适用于细粒土 压水（注水）试验 室外(重要工程) 抽水试验
(1) 对于常水头试验，在试验中只要测出t时间内流
VL k= A∆h ⋅ t
∆h V 经试样的水量V，则： = Q t = vAt = k i At = k ⋅ A ⋅ t L
③ 矿物成分 对于粘性土：k = f (e，I p ) ④ 构造影响 土的结构对k的影响也不可忽视。比如成层 土沿层面方向的渗流与垂直层面方向渗流的 渗透系数有时不是一个数量级。 ⑤ 饱和度 土中的气体对土性的影响主要表现在渗透方 面，饱和度不高的土的渗透系数可比饱和土 低几倍*。 (2)水的性质对k也有影响，因为温度不同时水的 粘滞度不同。
(2) 达西定律的适用范围
渗流习题_水力学
第十一章 渗 流1、渗流模型流速与真实渗流流速数值相等。
( )2、达西定律既适用于层流渗流，又适用于紊流渗流。
( )3、渗流模型流量与真实渗流流量数值相等。
( )4、在无压渗流的自由表面线上，各点的压强相等，所以它是一根等水头线。
( )5、渐变无压渗流中任意过水断面各点的渗流流速相等，且等于断面平均流速。
( )6、在均质各向同性土壤中，渗流系数 k ( ) ( 1 ) 在各点处数值不同； ( 2 )是个常量； ( 3 )数值随方向变化 ； ( 4 )以上三种答案都不对。
7、闸坝下有压渗流流网的形状与下列哪个因素有关： ( ) (1) 上游水位 (2) 渗流系数 (3) 上下游水位差 (4) 边界的几何形状8、在同一种土壤中，当渗流流程不变时，上下游水位差减小，渗流流速 ( ) (1) 加大 (2) 减小 (3) 不变 (4) 不定 9、达西定律的表达式为_______________。
符合达西定律的渗流其沿程水头损失 h f 与流速 v 的__________次方成正比。
10、完全井与非完全井的区别是_______________________________________________________________________________________________。
11、如图示的无压渐变渗流浸润线，如有错误加以改正。
115.0 m 。
河道在筑坝前的水位为 122.0 m ，岸边有地下水流入，测得 A 处的水位为 123.5 m 。
A 处至河道的距离 l =670 m 。
土壤渗流系数 k =16 m ／d (米／天)。
求单宽渗流量q 。
若筑坝后河中水位抬高至 124.0 m ，且筑坝前后流入河道中的地下水量不变，则 A 处水位将抬高多少？ 213、某水闸地基的渗流流网如图所示。
已知 H 1=10 m ，H 2=2 m ，闸底板厚度 δ=0.5 m 。
地基渗流系数 k =1×10-5m ／s 。
第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案
第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
第四章 土的渗流性和渗流问题习题与答案知识讲解
第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
土的渗流性和渗流问题习题与答案
第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
《土质学与土力学》考试习题库及答案
《土质学与土力学》习题库注：红色标注的内容是不考试的内容，黑色的内容为考试内容。
第一章习题一．填空题1．土粒粒径越，颗粒级配曲线越，不均匀系数越，颗粒级配越。
为了获得较大密实度，应选择级配的土粒作为填方或砂垫层的材料。
2．粘土矿物基本上是由两种原子层(称为品片)构成的，一种是，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是，它的基本单元是A1—OH八面体。
3．土中结构一般分为、和三种形式。
4．衡量天然状态下粘性土结构性强弱的指标是，其定义是值愈大，表明土的结构性，受扰动后土的强度愈多。
5．土中主要矿物有、和。
它们都是由和组成的层状晶体矿物。
二．选择题1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。
这种附加应力性质主要表现为( )(A)浮力； (B)张力； (C)压力。
2．对粘性土性质影响最大的是土中的( )。
(A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。
3．砂类土的重要特征是( )。
(A)灵敏度与活动度； (B)塑性指数与液性指数；(C)饱和度与含水量； (D)颗粒级配与密实度。
4．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( )。
(A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。
5．软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高。
6．哪种土类对冻胀的影响最严重?( )(A)粘土； (B)砂土； (C)粉土。
7．下列粘土矿物中，亲水性最强的是( )。
(A)高岭石； (B)伊里石； (C)蒙脱石8．对土粒产生浮力的是( )。
（A）毛细水； (B)重力水； (C)强结合水， (D)弱结合水。
(9)毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( )(A)粘土颗粒电场引力作用； (B)孔隙水压力差的作用(C)水与空气交界面处的表面张力作用。
(10)软土的特征之一是( )。
(A)透水性较好； (B)强度较好； (C)天然含水量较小； (D)压缩性较高三．问答题2．什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？3．粘土矿物有哪几种？对土的矿物性质有何影响？并说明其机理？6．试比较土中各种水的特征。
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第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。
2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。
3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。
4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。
5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。
6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。
7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。
8.渗透力是一种体积力。
它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。
二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。
2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。
3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。
为单位长度上的水头损失。
4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。
三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。
（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。
（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。
（A）其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致（B）是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同（C）流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大（D）渗流力的存在对土体稳定总是不利的8.下列哪一种土样更容易发生流砂（ B ）（A）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂（C）粉质黏土（D）黏土9.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是（ A ）。
（A）>（B）=（C）<10.在渗流场中某点的渗流力（ A ）。
（A）随水力梯度增加而增加（B）随水利力梯度增加而减少（C）与水力梯度无关11.评价下列说法的正误。
（ D ）①土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大；②任何一种土，只要水力梯度足够大，就有可能发生流土和管涌；③土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小；④渗流力的大小不仅取决于水力梯度，还与其方向有关。
（A ）①对 （B ）②对 （C ）③和④对 （D ）全不对12.下列描述正确的是（ C ）。
（A ）流网中网格越密处，其水力梯度越小（B ）位于同一条等势线上的两点，其孔隙水压力总是相同的（C ）同一流网中，任意两相邻等势线间的势能差相等（D ）渗透流速的方向为流线的法线方向13.土体渗流研究的主要问题不包括（ D ）。
（A ）渗流量问题 （B ）渗透变形问题 （C ）渗流控制问题 （D ）地基承载力问题14.某岸边工程场地细砂含水层的流线上A 、B 两点，A 点的水位标高2.5米，B 点的水位标高3.0米，两点间流线长为10米，计算两点间的平均渗透力最接近下列（ C ）个值。
（A ）m 3 （B ） kN/m 3 （C ） kN/m 3 （D ） kN/m 315.饱和土体的渗透过程应该是（ B ）（A ）孔隙水压力不断增加的过程 （B ）有效应力的增加而孔隙水压力减小的过程（C ）有效应力不断减少的过程 （D ）有效应力的减少而孔隙水压力增加的过程16.在渗流场中某点的渗透力（ A ）（A ）随水力坡降（水力梯度）增加而增加 （B ）随水力坡降（水力梯度）增加而减小（C ）与水力坡降无关17.下列哪种情况下土中超静孔隙水压力不变化（ C ）（A ）地基表面一次加荷后 （B ）基坑开挖过程中（C ）土坝中形成稳定渗流后，上下游水位不变期间18.在防治渗透变形措施中，哪些是在控制水力坡降 （ C ）（A ）上游做垂直防渗推幕或设水平铺盖 （B ）下游挖减压沟（C ）溢出部位铺设反滤层19.已知土体s d ＝、e ＝1.则该土的临界水力坡降为多少 （ C ）（A ） （B ） （C ）20.下列土样中哪一种更容易发生流砂 （ B ）（A ）粗砂或砾砂 （B ）细砂和粉砂 （C ）铅土21.管涌形成的条件中，除具有一定的水力条件外还与几何条件有关，下列叙述正确的是：（ B ）（A ）不均匀系数Cu ＜10的土比不均匀系数Cu ＞10的土更容易发生管涌（B ）不均匀系数Cu ＞10的土比不均匀系数Cu ＜10的土更容易发生管涌（C ）与不均匀系数Cu 没有关系22.下述关于渗透力的描述正确的为：（ C ）①其方向与渗透路径方向一致②其数值与水头递度成正比③是一种体积力（A）仅①②正确（B）仅①②正确（C）①②③都正确23.在常水头试验测定渗透系数k中，饱和土样截面积为A，长度为L点水流经土样，当水头差h∆，及渗出流量Q稳定后，量测经过时间 t内流经试样的水量V，则土样的渗透系数k为多少（ C ）（A）()ALthV/∆（B）()LAthV/∆（C）()hAtVL∆/四、判断题1.绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。
（√）2.达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。
（√）3.土的孔隙比愈大，其渗透系数也愈大。
（×）4.在流网图中，流线愈密集的地方，水力坡降愈小。
（×）5.发生流砂时，渗流力方向与重力方向相同。
（×）6.细粒土的渗透系数测定通常采用“常水头”试验进行。
（×）7.绘制流网时，每个网格的长宽比没有要求。
（× ）8.在流网中，任意两相邻流线间的渗流量相等。
（√ ）9.管涌发生在渗流溢出处，而流土发生的部位可以在渗流溢出处，也可以在土体内部。
（√ ）10.土中水的渗透速度即为其实际流动速度。
（× ）五、简答题1.影响渗透系数大小的主要因素有哪些答：（1）土的粒度成分和矿物成分（2）土的密实度（3）土的饱和度（4）土的结构（5）水的温度（6）土的构造2.流砂现象防治的方法有哪些答：（1）减小或消除水头差：采用坑外降低地下水位或采用水下挖掘。
（2）增长渗流路径：打板桩。
（3）在向上渗流出口处地表压重。
（4）加固土层：冻结法、注浆法。
3.管涌发生的条件是什么防治措施有哪些答：发生条件:（1）必要条件：土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。
通常发生在Cｕ>10的土中。
（2）水力条件：动水力能带动细颗粒在孔隙间滚动或移动。
防治原则：（1）改变几何条件，在渗流逸出部位铺设反滤层。
（2）改变水力条件，降低水力梯度，如打板桩。
4.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。
答：（1）土的粒度成分及矿物成分。
土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。
土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大。
砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。
（2）结合水膜厚度。
粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。
（3）土的结构构造。
天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此。
如黄土具有竖直方向的大孔隙，所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。
层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。
（4）水的粘滞度。
水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性。
5.为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别答：室内试验和现场试验渗透系数有较大差别，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和渗透系数的影响因素有关，详见上一题。
6.为什么流线与等势线总是正交的答：在稳定渗流场中，取一微单元体，并假定水体不可压缩，则根据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dq e=dq0。
从而得到：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。
7.流砂与管涌现象有什么区别和联系答：在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂（土）现象。
这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般具有突发性、对工程危害大。
在水流渗透作用下，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，渗流速度不断增加，较粗的颗粒也相继被水逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌陷，这种现象称为管涌。
它多发生在砂性土中，且颗粒大小差别大，往往缺少某种粒径，其破坏有个时间发展过程，是一种渐进性质破坏。
具体地再说，管涌和流砂的区别是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。
8.渗透力都会引起哪些破坏答：渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：一是由于渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生移动，导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用，使水压力或浮力发生变化，导致土体和结构物失稳。
前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。
六、计算题1.如图4－1所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。
（1）已土样2底面c－c 为基准面，求该面的总水头和静水头；（2）已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求 b－b面的总水头和静水头；（3）已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ，求单位时间内土样横截面单位面积的流量；（4）求土样1的渗透系数。
图4－1 （单位：cm）图4－2 （单位：cm）解：如图4－1，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。
（1）以c-c为基准面，则有：z c=0，h wc=90cm，h c=90cm（2）已知h bc=30%h ac，而h ac由图2-16知，为30cm，所以 h bc=30%h ac=30=9cm∴ h b=h c－h bc=90－9=81cm 又∵z b=30cm，故h wb=h b－z b=81－30=51cm （3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2= k2h bc/L2=9/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s（4）∵ i1=h ab/L1=（h ac-h bc）/L1=（30-9）/30=，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2∴ k1=k2i2/i1==0.021cm/s2.某渗透装置如图4－2所示。