土力学-土的渗透性与渗透变形

第二章 土的渗透性和渗流问题
§2.0 概 述
§2.1 土的渗透性与渗透规律
(Seepage Theory)
§2.2 平面渗流与流网
(Plane Flow and Flow Nets)
§2.3 渗透力与渗透变形
(Seepage Force and Seepage Deformation)
§2.1 土的渗透性与渗透规律
又 过 20 分 钟 ， 防 水 墙 后 的土堤突然塌陷出 1 个洞， 5 m宽的堤顶随即全部塌 陷，并很快形成一宽约 62m的溃口。
溃口原因：堤基管涌piping
渗透破坏工程事故
九江大堤管涌破坏
98洪水堤岸塌岸
概
述
SUMMARY 板桩墙
渗流问题
基坑 透水层 不透水层
水土压力 渗 流 量 扬 压 力 渗透破坏
板桩围护下的基坑渗流 Seepage of foundation pit
渗透破坏工程事故：基坑失事
Failure of foundation pit
广州京光广场基坑塌方
珠海祖国广场基坑失事
珠海祖国广场
概
述
SUMMARY
降雨入渗引起的滑坡
渗流问题
渗透力 入渗过程 饱和度变化
渗透破坏工程事故：边坡失稳
损失：
1993 年 8 月 7 日，青海省 沟后水库溃坝，瞬间冲 毁 1000 多 户 房 舍 ， 288 人丧生，上千人受伤。
溃坝原因： 面板止水失效，下游坝体排水 不畅，坝体渗透破坏坝坡失稳
渗透破坏工程事故
唐家山堰塞湖处理
2008年6月10日成功泄洪
渗透破坏工程事故
九江大堤溃口
1998年8月7日13:10发生 管涌险情，20分钟后，在 堤外迎水面找到2处进水口
四．层状地基的等效渗透系数(Equivalent
permeability coefficient of layered foundation)
§2.1 土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降
位置：使水流从位置势能 高处流向位置势能低处
速度v
水往低处流
水往高处“跑”
压力u
流速：水具有的动能 压力：水所具有的压力势能
第二章 土的渗透性和渗流问题
概 述
碎散性 三相性
能量差
孔隙流体 流动
渗透性： 土具有被水、气等液 体透过的性质 渗 流： 水、气等在土体孔隙 中流动的现象
渗流
土颗粒
土中水
概
述
SUMMARY Q
天然水面
透水层
渗流问题
渗流量 降水深度
不透水层
水井渗流 Well seepage
概
述
SUMMARY
有渗流时 地下水位
概况：
土坝，高90m， 长 1000m ， 建 于 1972-75 年 ， 1976年6月失事
5500起，2.5亿美元，死14人，受灾 2.5万人，60万亩土地，32公里铁路
溃坝原因： 拱效应导致水力劈裂
渗透破坏工程事故
沟后面板坝
概况：
沟后面板砂砾石坝， 高 71 米，长 265 米， 建于1989年。
uB gw B
u0 pa
uA gw A
静水 静水 zB
0
zA
基准面 基准面
在静止液体中各点的测管水头相等
§2.1 土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降 能量方程
v2 h z g w 2g u
水头：单位质量水体所具有的能量
位置水头：单位质量水体所具有的位能 测管水头
压力水头：单位质量水体所具有的压力势能
西藏易贡巨型高速滑坡
时间：2000年4月9日 规模：坡高3330 m 天然坝：坝高= 290 m
Slope failure
原因： 降雨引起风化残积土失稳
复习
土的结构
粗粒土的结构 单粒结构
土颗粒或粒团的 空间排列和相互联结
细粒土的结构
分散结构 凝聚结构
重力起主导作用
粒间力起 主导作用
粘性土的 结构性指标
土的结构
复习

目的： • 便于调查研究； • 便于分析评价； • 便于交流 (基于共同的概念) 依据：最能反映土的物理力学性质的指标
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土的组成 土的状态 土的结构
建筑地基基础设计规范- GB50007-2002分类法
土的工程分类
复习


室内击实试验
• 击实曲线 • 最优含水 量 • 最大干密 度 • 压实功能 • 击实曲线 • 压实标准 • 压实标准
渗流问题
渗流量 地下水影响范围
原地下水位
渠道渗流 Channel seepage
概
述
SUMMARY
防渗斜墙及铺盖
土石坝
浸润线
渗流问题
渗 流 量 渗透变形 (渗透破坏) 渗流控制
透水层
不透水层
土石坝坝基、坝身渗流
渗透破坏工程事故：堤坝溃决
Dam break 损失：直接损失8000万美元，起诉
Teton坝
流速水头：单位质量水体所具有的动能≈0 总水头：总机械能＝位置水头+压力水头+流速水头 总水头差产生渗流
一．渗流中的水头与水力坡降(Water head and hydraulic gradient in seepage) 二．渗透试验与达西定律(Permeability test and
darcy law)
三．渗透系数的测定及影响因素(Determination of
permeability coefficient and its influencing factors)
第二章
土的渗透性和渗流问题
Seepage Property
第一讲
第二章 土的渗透性和渗流问题
§2.0 概 述
§2.1 土的渗透性与渗透规律
(Seepage Theory)
§2.2 平面渗流与流网（了解）
(Plane Flow and Flow Nets)
§2.3 渗透力与渗透变形
(Seepage Force and Seepage Deformation)
§2.1 土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降
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 压力水头：水压力所能引起的 自由水面的升高，表示单位重 量液体所具有的压力势能 测管水头：测管水面到基准面 的垂直距离，等于位置水头和 压力水头之和，表示单位重量 液体的总势能
细粒土的压实性
粗粒土的压实性
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？
干密度d(g/cm3)
2.0
dmax
1.8 1.6 1.4 0 4 8 wop 12 16 20 含水量w(%) 24 28
3、砂土在什么含水率条件 下最容易压实？
问 题 Question