土的渗透性及渗流PPT课件
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第二章土的渗透性及水的渗流PPT精品文档36页
由达西 q定 (2r律 h )kdh
dr
抽水量Q r1
观察井
R r2
r2
有q
dr
h2
2k
hdh
r r1
h1
井 Qk dh(2rh) dr
地下水位≈测压管水面
dr dh
h1 h
h2
qloegrr12 k(h22h12)
不透水层
现场抽水试验
所以 k(h222.3qh12)lo1g0rr12
10
2.3 渗透系数
n
kxixH kxiixiHi i1
n
k xi H i
kx
i 1
H
13
2.4 流沙、管涌
一、渗透力
测压管
压力水头h2
渗透力 j：渗流水对土骨架的作用 力 分析水柱受力
1.A、B两端的静水力：
h1 w a h2 w a
2.水柱自重： w L a
3.土骨架对渗流水的总阻力：TLa
总水头H1 压力水头h1
H
k i1 zi
n Hi
k i 1 zi
12
2.3 渗透系数
解：
2、求水平透水时总水平透水系数kx
因为各层的水力坡度相等
H1 H Hi
h
Kx1
qx1
Kxi
qxi
设单位厚度的水平流量为qx，则
n
qx
q xi
i 1
由达西定律
Hn
Kxn
qxn
因为
(b)
ix ixi
qx kxixH1 qxikxiixiHi 1 所以
qQvAkiA khA
t
l
所以 k(Q)/(A)iQ/l(Ah)t t
土力学课件(3土的渗透性与渗流)详解
管内减少水量＝流经试样水量
－adh=kAh/Ldt 分离变量
积分
k＝2.3
aL
At2
t1 lg
h1 h2
k＝
aL
A t2
t1 ln
h1 h2
3、影响渗透系数的主要因素 (1)土的粒度成分
v 土粒愈粗、大小愈均匀、形状愈圆滑，渗透系数愈大
v 细粒含量愈多，土的渗透性愈小，
(2)土的密实度 土的密实度增大，孔隙比降低，土的渗透性也减小 土愈密实渗透系数愈小
(3)土的饱和度 土的饱和度愈低，渗透系数愈小
(4)土的结构 扰动土样与击实土样，土的渗透性比同一密度 原状土样的小
(5)水的温度(水的动力粘滞系数) 水温愈高，水的动力粘滞系数愈小 土的渗透系数则愈大
k20 kT T 20
(6)土的构造
T、20分别为T℃和20℃时水的动 力粘滞系数，可查表
水平方向的h>垂直方向v
n
qx q1x q2x qnx qix i1
达西定律
qx kxiH
平均渗透系数
q1x k1 qx q2x k2
q3x k3
H1 H2 H H3
n
qix k1iH 1 k 2iH 2 k n iH n
i 1
整个土层与层面平行的渗透系数
k x
1 H
n
kiH i
i1
(2)垂直渗透系数
H
隧道开挖时，地下 水向隧道内流动
在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透
渗透
在水位（头）差作用下，水透过土体孔隙的现象
渗透性
土体具有被液体透过的性质
土的渗流 土的变形 土的强度
相互关联 相互影响
第3章 土的渗透性和渗流
板桩墙
基坑
渗流问题 1.渗流量（降水办法） 2.渗透破坏（流砂）
透水层 不透水层
§3.1 概 述
土坝蓄水后水透
土石坝坝基坝身渗流 过坝身流向下游
防渗体
坝体 浸润线
渗流问题： 1.渗流量？ 2.渗透破坏？
透水层
3.渗透力？
不透水层
§3.1 概 述 水井渗流
Q 天然水面
透水层
不透水层
渗流问题： 1.渗流量Q？ 2.降水深度？
土愈密实，k值得愈小。试
• 土的密实度
验表明，对于砂土，k值对数与孔
• 土的饱和度
隙比及相对密度呈线性关系；对
• 土的结构和构造 粘性土，孔隙比对k值影响更大。
（2）水的性质
§3.2 土的渗透性
4.影响土的渗透系数主要因素
（1）土的性质
• 粒径大小及级配 • 土的密实度
• 土的饱和度 • 土的结构和构造
第3章 土的渗透性和渗流
§3.1 概
述
§3.2 土的渗透性
§3.3 土中二维渗流及流网
§3.4 渗透破坏与控制
§3.1 概 述
土是一种三相组成的多孔介质，其孔隙在空 间互相连通。如果存在水位差的作用，水就会在 土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动。
水等液体在土体孔隙中
流动的现象称为渗流。
土具有被水等液体透过
k1
h1 L1
k2
h2 L2
已知：L1=L2=40cm, k1= 2k2，故2△h1= △h2 ，
代入△h1+△h2 = △h=30cm得：
△h1=10cm，△h2 = 20cm
由此可知，测压管中的水面将升至右端水面以上10cm处。
基坑
渗流问题 1.渗流量（降水办法） 2.渗透破坏（流砂）
透水层 不透水层
§3.1 概 述
土坝蓄水后水透
土石坝坝基坝身渗流 过坝身流向下游
防渗体
坝体 浸润线
渗流问题： 1.渗流量？ 2.渗透破坏？
透水层
3.渗透力？
不透水层
§3.1 概 述 水井渗流
Q 天然水面
透水层
不透水层
渗流问题： 1.渗流量Q？ 2.降水深度？
土愈密实，k值得愈小。试
• 土的密实度
验表明，对于砂土，k值对数与孔
• 土的饱和度
隙比及相对密度呈线性关系；对
• 土的结构和构造 粘性土，孔隙比对k值影响更大。
（2）水的性质
§3.2 土的渗透性
4.影响土的渗透系数主要因素
（1）土的性质
• 粒径大小及级配 • 土的密实度
• 土的饱和度 • 土的结构和构造
第3章 土的渗透性和渗流
§3.1 概
述
§3.2 土的渗透性
§3.3 土中二维渗流及流网
§3.4 渗透破坏与控制
§3.1 概 述
土是一种三相组成的多孔介质，其孔隙在空 间互相连通。如果存在水位差的作用，水就会在 土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动。
水等液体在土体孔隙中
流动的现象称为渗流。
土具有被水等液体透过
k1
h1 L1
k2
h2 L2
已知：L1=L2=40cm, k1= 2k2，故2△h1= △h2 ，
代入△h1+△h2 = △h=30cm得：
△h1=10cm，△h2 = 20cm
由此可知，测压管中的水面将升至右端水面以上10cm处。
第2章土的渗透性与渗透变形优秀课件
k (cm/s) 10-1~10-2 10-2~10-3 10-3~10-4 10-4~10-6 10-6~10-7
渗透系数k:
粘土
10-7~10-10
反映土的透水性能的比例系数
物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度
单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day
渗透系数与土的性质有关。
§2.1 土的渗透性与渗透规律
§2.1 土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降
uB gw
u0 >pa
B
位置水头：到基准面的竖直距 离，代表单位重量的液体从基 准面算起所具有的位置势能
uA 压力水头：水压力所能引起的 gw 自由水面的升高，表示单位重
量液体所具有的压力势能
静静水水 A zB
0
基基准面面
测管水头：测管水面到基准面 zA 的垂直距离，等于位置水头和
野外试验测定方法 井孔抽水试验
学
井孔注水试验
§2.1 土的渗透性与渗透规律
三.渗透系数的测定及影响因素
室内试验方法1—常水头试验
constant head permeability test
Δh
▪试验条件：h，A，L=const
▪量测变量：V，t ▪结果整理：V=Qt=vAt
v=ki i=h/L
A
度
••• •
压击实实功曲能线 压实标准 压实标准
土的压实性
提问
1、击实曲线为什么在饱和曲线以下？
2、压实与含水量之间的关
系如何？
2.0 dmax
1.8
干密度d(g/cm3)
3、砂土在什么含水率条件 1.6
下最容易压实？
1.4
土力学-第三章土的渗透性及渗流
天津城市建设学院土木系岩土教研室
3.4.2 流砂或流土现象
土力学
在向上的渗流力的作用下，粒间的有效应力为零时，颗粒群 发生悬浮、移动的现象称为流砂现象或流土现象。
说明：流砂现象的产生不仅取决于渗流力的大小，同时与土的 颗粒级配、密度及透水性等条件有关
使土开始发生流砂现象时的水力梯度称为临界水力梯度icr
常用的有现场井孔抽水试验或井孔注水试验。 对于均质粗粒土层，现场测出的k值比室内试验得出的值要准确
观测孔 r2
Q
r r1
r处过水断面积为A=2πrh,假设该处
水力梯度i为常数，且等于地下水位
在该处的坡度时，i=dh/则dr
q=kAi=2πrhkdh/dr
dr
qdr/r=2πkhdh
d
分离变量积分
h
h h1
k3
q3y H3
总水头损失等于各层水头损失之和 Hi H1i1 H 2i2 H ni n
代入
垂直渗 透系数
ky
1 H
(i1H1
i2H2
inHn )
k1i1
k2i2
knin
整个土层与层面垂 直的平均渗透系数
k y
H1
H H2
Hn
H n ( Hi )
k1 k2
kn
k i1 iy
天津城市建设学院土木系岩土教研室
土力学
渗透系数k既是反映土的渗透能力的定量指标，也是渗流计算 时必须用到的一个基本参数。测定方法有：室内和现场
1.室内渗透试验测定渗透系数 （1）常水头试验————整个试 验过程中水头保持不变
适用于透水性大（k>10-3cm/s） 的土，例如砂土。
时间t内流出的水量 Q qt kiAt k h At L
第二章 渗透性与渗流PPT课件
.
15
2.4 有效应力原理及应用
2. 饱和土中孔隙水压力的计算
1) 静水条件
地下水位
水平地基 z－u＝z
①自重应力σsz=σz’， σsz是指有 效应力，地下水位以下σsz 计算采 用浮容重,是因为静水压力对土骨架 的浮托力，减轻了土的有效重量， 从有效应力原理的角度讲， u=γwzw（存在着孔隙水压力）。
▪在边界上满足流场边界条件要求，保证解的唯一性。
2）绘制方法 3）流网特点 4）实际应用
▪确定边界流线和首尾等势线→流线→等势线→反复修改，调整； ▪一个高精度的流网图，需经过多次的修改后才能完成。
▪与上下游水位变化无关， Δh=const； ▪等势线上各点测管水头H相等； ▪与k无关。 ▪ 测管水头： =位置水头＋压力水头
xy y
x yz zy xx'
xy y'
y xz z0 u
0 u
0 0
zx zy z zx zy z' 0 0 u
.
11
2.4 有效应力原理及应用
1. 有效应力原理
'u
a. 揭示了饱和土体内任一平面上作用的总应力是由有效应力和孔隙水压组成的。
b. 揭示了饱和土的强度和变形是由有效应力控制的，而不是由总应力控制。
试想：
海床对土粒的反力哪一种情况下要更大一些？ 哪个土粒更容易被推动？
.
13
2.4 有效应力原理及应用
1. 有效应力原理
'u
物理本质:
a. 揭示了饱和土体内任一平面上作用的总应力是由有效应力和孔隙水压组成的。
b. 揭示了饱和土的强度和变形是由有效应力控制的，而不是由总应力控制。
① 孔隙水压力的作用 ② 变形的原因 ③ 强度的成因
《渗流和渗透》课件
石油和天然气开发
油藏工程
通过渗流力学原理，研究油藏的 流动规律和驱替机理，提高石油
采收率。
钻井液设计
在钻井过程中，选择和配制钻井 液，使其具有良好的渗透性和稳 定性，以保护油气层并防止井喷
等事故。
采气工程
在天然气开采中，利用渗流原理 ，优化采气工艺和排水采气技术
，确保天然气的稳定供应。
土壤改良与治理
土壤渗透性改善
通过改善土壤的孔隙结构和渗透性，提高土壤的蓄水能力和排水 性能，预防土壤盐碱化和渍害。
土壤污染修复
利用土壤的渗透性和吸附性，通过淋洗、渗透和化学反应等方法， 去除和降低土壤中的有害物质。
土壤侵蚀防治
通过提高土壤的抗侵蚀性能和植被覆盖度，降低水土流失的风险， 保护土地资源。
地下水污染控制
地下水污染源调查
01
通过渗流模拟和监测技术，查明地下水污染源的位置和扩散范
围。
污染治理与修复
02
采取截断、隔离、吸附、沉淀等措施，减少或消除污染物质对
地下水的危害。
地下水监测网络建设
03
建立完善的地下水监测网络，定期采集地下水样本，分析其水
质指标，评估地下水的污染状况和变化趋势。
渗流和渗透的应用领域
渗流
在石油工业、地下水开发、土壤改良、环境保护等领域广泛应用，如油田开发 中的油藏工程、水处理中的膜分离技术等。
渗透
在生物医学工程、化学工程、环境工程等领域应用广泛，如人工肾、渗透汽化 膜技术等。
02
渗流和渗透的原理
达西定律
总结词
达西定律是描述液体在多孔介质中流动的基本规律，是渗流力学中的基本定律。
描述了流体在开始时刻的状态，例如 流速、压力等。
土力学-第三章土的渗透性及渗流
aL
At2
t1 lg
h1 h2
－adh=kAh/Ldt
分离变量 积分
k＝
aL
At2
t1 ln
h1 h2
天津城市建设学院土木系岩土教研系数
常用的有现场井孔抽水试验或井孔注水试验。 对于均质粗粒土层，现场测出的k值比室内试验得出的值要准确
第3章 土的渗透性及渗流
3.1 概述 3.2 土的渗透性 3.3 土中二维渗流及流网（了解） 3.4 渗透破坏与控制
土力学
天津城市建设学院土木系岩土教研室
第3章 土的渗透性及渗流
3.1 概述 3.2 土的渗透性 3.3 土中二维渗流及流网（了解） 3.4 渗透破坏与控制
土力学
天津城市建设学院土木系岩土教研室
渗流作用于单位土体的力
j
J AL
whA
AL
i
w
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大 小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3
天津城市建设学院土木系岩土教研室
3.4.2 流砂或流土现象
土力学
渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对 土体稳定性有显著的影响
（3）土的饱和度
土中封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封闭气体含量愈多， 土的渗透性愈小。
（4）土的结构
细粒土在天然状态下具有复杂的结构，一旦扰动，原有的过水通道的形态、 大小及其分布都改变，k值就不同。扰动与击实土样的k值比原始的要小
（5）水的温度
粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的粘滞系数愈小，土的渗 透系数则愈大。
h v2 p z
第三章土的渗透性及渗流ppt课件
2024年8月1日星期四2时44分59秒
34
3.渗透破坏与控制
J = rwi
（1）流砂 当向上的渗流力与土的浮重
度相等时，粒间有效应力σ'为零， 颗粒群同时发生悬浮、移动的现象 称为流砂现象（流土现象）。
J= r' rwicr= r'
r' icr= rw
i ≥ icr 流砂
2024年8月1日星期四2时44分59秒
水在土中渗透有规律可以遵循吗？
如何定性和定量化评价水在土中的渗透性的大小？如何来描述？
2024年8月1日星期四2时44分58秒
12
一、渗流模型
实际土体中的渗流仅是流 经土粒间的孔隙，由于土体 孔隙的形状、大小及分布极 为复杂，导致渗流水质点的 运动轨迹很不规则。
简化
（1）不考虑渗流路径的迂
回曲折，只分析它的主—“截弯取直” 要流向 ；
9;
由这些特征可进一步知道，流网中等势
线越密的部位，水力梯度越大，流线越
密的部位流速越大。
板桩墙围堰的流网图
2024年8月1日星期四2时44分59秒
28
流网的绘制
(1) 按一定比例绘出结构物和土层的剖面图；
(2) 判定边界条件：透水面（aa' ，bb' ）等势线 ； abc 和不透水面 为流线；
27
3.流网的特征与绘制
流网的特征
对于各向同性渗流介质，流网具有下列特征：
(1) 流线与等势线互相正交；
(2) 流线与等势线构成的各个网格的长宽比为常数，当长宽比为
1 时，网格为曲线正方形，这也是最常见的一种流网；
(3) 相邻等势线之间的水头损失相等；Δh= ΔH
(4) 各个流槽的渗流量相等。 q=Nf Δq
第2章 土的渗透性及渗流
的渗流速度与能量损失之
间服从线性渗流定律。 公式：
Q H k ki A L
渗流装置示意图
v为渗透速度，Q为单位时间的流量，k为渗透系数，i为水头梯度 渗透速度定义：单位时间内流过断面面积的水量。
§2.4 达西定律及其适用范围
砂土渗透速度符合达西定律： H ki k L 粘性土渗透速度应考虑起始水头梯度：
§2.5 渗透系数
对于成层土，如果各土层的厚度大致相近， 而渗透性却相差悬殊时，与层面平行的平均渗透 系数 kx 将取决于最透水土层的厚度和渗透性，而 与层面垂直的平均渗透系数 ky 将取决于最不透水 土层的厚度和渗透性。因此，成层土与层面平行 的平均渗透系数 kx 总大于与层面垂直的平均渗透
系数ky。
向、水位、水压力等运动要素均随时间而变化。
§2.3 地下水的运动方式和判别
3.按水流在空间上的分布状况： 一维：单向流动 二维：地下水的流动和两个坐标方向有关 三维流动：水的流动沿三个坐标轴方向都有 分速度
§2.4 达西定律及其适用范围
达西定律 — 层流渗透定律（H. Darcy，1856） 是指层流状态下，土中水
2h 2h 2 0 2 x z
流 线：可以用流函数 ( x, z )来描述，流函数满足拉普拉斯 方程 2 2 2 0 2 x z 等势线：可以用势函数 ( x, z ) 来描述，势函数满足拉普拉斯 方程 2 2 2 0 2 x z
QL k Aht
常水头试验装置示意图
适用：透水性强无粘性土
§2.5 渗透系数
2.变水头法（室内试验）
a
dQ adh 流过试样的水流量为： 根据达西定律，有： dQ kA h dt L aL dh dt kA h t2 h2 aL dh dt 达西定律 t1 h1 kA h aL h k ln 1 A(t2 t1 ) h2 aL h1 k 2.3 lg A(t2 t 1) h2 适用：透水性弱的粘性土
土力学2.土的渗透性与渗透问题.ppt
2.渗透力的计算
考虑水体隔离体的平衡条件，可得：
whw ww J' wh1
whw Lw j'Lwh1
j
w(h1
hw L
L)
wh L
wi
故渗透力
j = j’= w i
从上式可知，渗透力是一种体积力，量纲与w相同。渗透力的大
小和水力坡降成正比，其方向与渗流方向一致。
(二)临界水力坡降
若左端的贮水器不断上提，则h逐渐增大，从而作用在土体中的 渗透力也逐渐增大。当h增大到某一数值，向上的渗透力克服了向下 的重力时，土体就要发生浮起或受到破坏，俗称流土。 土体处于流土 的临界状态时的水力坡降ic值。土骨架隔离体的平衡状态。当发生流土
层状土的渗流
(一)水平向渗流
水平渗流的特点：
(1)各层土中的水力坡降i＝(h/L)与等效土层的平均水力坡降i相同。
(2)垂直x-z面取单位宽度，通过等效土层nH的总渗流量等于各层土
渗流量之和，即
qxq1xq2xq3x qix i1
将(二达)竖西直定向律渗代流入上式可得沿水kx平方H1 向in1的ki等Hi效渗透系数kx：
设饱和土体内某一研究平面的 总面积为A，其中粒间接触面积之 和为As ,则该平面内由孔隙水所占 面积为 Aw ＝A－As.若由外荷(和/或 自重)在该研究平面上所引起的法 向总应力为,如图所示，那么，它 必将由该面上的孔隙水和粒间接触 面共同来分担，即该面上的总法向 力等于孔隙水所承担的力和粒间所 承担的力之和，于是可以写成：
(一)渗透系数的测定方法
渗透系数的测定方法主要分实验室内测定和野外现场测定两大类。
1．实验室测定法 目前在实验室中测定渗透系数k的试验方法很多，但从试验原理上大
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k QL AΔht
i=Δh/
L
适用土类：透水性较大的砂性土
§3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数 1.室内渗透试验测定渗透系数
常水头法仅适用于：透水性较大的砂性土
透水性较小的粘性土
• 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
h z p v2
w 2g
z：位置水头 p/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0
总水头： h z p w
A点总水头：
pA w
h1 zA
0
A
B L
基准面
B点总水头：
水力坡降： i h L
h1
zA
pA
w
h2
zB
pB
w
h1 h2 h
Δh
pB
w h2 zB
2.现场测定渗透系数 方法同《地下水动力学》略
3.影响渗透系数的主要因素
k f(土粒特性、流体特性）
粒径大小及级配 土的密实度 土的结构 土的构造
水的动力粘滞系数η 饱和度（含气量）
—对k影响很大，封闭气泡
常水头试验法
室内试验测定方法
变水头试验法
野外试验测定方法
井孔抽水试验 井孔注水试验
§3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
1.室内渗透试验测定渗透系数
• 室内试验方法1—常水头试验法
试验装置：如图 试验条件: Δh，A，L=const 量测变量: Q，t 结果整理
q=Q/t
q=kAi
0
§3.2 土的渗透性
Darcy渗透定律 (1855)
由于土中孔隙一般非常微 小，水在土体中流动时的 粘滞阻力很大，流速缓慢 层流
即:相邻两个水分子运动 的轨迹互相平行而不混流
3.2.2 层流渗透定律
Δh↑，q↑ A↑，q↑ L↑，
q↓
q A h L
断面平均流速 v q A
水力坡降
渗透：水透过土体孔隙的现象。 渗透性：指土体具有被水透过的性能。 水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响水库
效益；另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而 改变水工建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏 事故。 土体渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都 有非常重要的影响
v ki
各类土渗透系数变化范围
土的种类 卵石、碎石、砾石
砂 粉土 粉质粘土 粘土
渗透系数cm/s ＞1×10-1
1×10-1～1×10-3 1×10-3～1×10-4 1×10-5～1×10-6
≤1×10-7
§3.2土的渗透性
3.2.2层流渗透定律
注意：
V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度
第三章 土的渗透性及渗流
第三章
主要内 容
§3.1 概述 ★§3.2 土的渗透性
§3.3 土中二维渗流及 流网 ★§3.4 渗透破坏与控制
§3.1 概述
土是具有连续孔隙的介质。当土作为建筑物的地 基和直接用作建筑材料时，水就会在水位差的作 用下，从水位较高的地方透过土的孔隙流向水位 较低的地方。
§3.1 概述
渗透性研究主要有以下三方面:
渗流量问题 渗透破坏问题 渗流控制问题
防渗墙
防渗墙射水法施工
防渗墙
§3.2 土的渗透性
3.2.1 渗流基本概
念
一．渗流中的水头
(伯努力定理1738)
板桩墙
基坑
透水层 不透水层
A B
L
§3.2 土的渗透性 3.2.1 渗流基本概念
总水头－单位质量水体所具有的能量
防渗斜墙及铺盖
土石坝
浸润线
渗流量
透水层 渗透变形
不透水层
§3 .1概述 板桩围护下的基坑渗流
板桩墙
基坑
透水层 不透水层
渗水压力 渗流量 渗透变形 扬压力
§3.1 概述 水井渗流
Q
天然水面
不透水层
透水层 渗流量
§3.1 概述 渠道渗流
原地下水位
渗流量
渗流时地下水位
渗流滑坡
渗流滑坡
渗透的定义及土的渗透性
层流（线性流） ——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较 重的粘性土
两种特例
粗粒土： ①砾石类土中的渗流不符合达西定律 ②砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/s 粘性土： 致密的粘土 i>i0, v=k(i - i0 )
v vcr o
v
o i0
v k im (m 1)
i
i
§3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
§3 土的渗透性及渗 §3.2土的渗透性
流3.2.3渗透试验及渗透系
数1.室内渗透试验测定渗透系数
• 室内试验方法2—变水头试验法
理论依据:
t时刻： Δh Δt dh
ห้องสมุดไป่ตู้
流入量： dQr= - 流出量：dQc=kiAdt=k (Δh/L)Adt 连续性条件：adhdQr=dQc
-adh =k
(Δt2 dh/tL)AdatL Δh2 dh
t1
k A Δh1 Δ h
dt aL dh kA h
k
aL A ( t2
l nΔ h1 t1) Δ h2
k
2.3
aL A(t2 -
t1
lgΔh1 ) Δh2
结果整理:
(3-12b)
选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应的k，取平均值
t t+ Δt
§3 土的渗透性及渗 §3.2土的渗透性 流3.2.3渗透试验及渗透系 数1.室内渗透试验测定渗透系数
i h L
vi
§3.2土的渗透性
达西定律 渗透定律
vi
3.2.2层流渗透定律
k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度 单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day
在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的 一次方成正比，并与土的性质有关。
条件 已知 测定 算式 取值 适用
常水头试验
变水头试验
Δh=const
Δh变化
Δh，A，L Q，t
k QL AΔht
重复试验后，取均值
a，A，L Δh，t k aL ln Δh1 A(t2 t1) Δh2
不同时段试验，取均值
粗粒土
粘性土
§3 土的渗透性及渗 §3.2土的渗透性 流3.2.3渗透试验及渗透系数
Vs：实际平均渗流速度 (孔隙断面的平均渗流速度)
A
n Av A
A > Av
Av
q＝VA ＝ VsAv
v v vs n
§3.2土的渗透性
3.2.2层流渗透定律
流速与水力梯度的关系－砂土
砂土的水力梯度 与渗透速度呈线 性关系，符合达 西渗透定律。
§3.2土的渗透性
适用条件
3.2.2层流渗透定律