地下水与孔隙水压力
地下水的类型及其特征
地下水
岩溶地下水的分布
地下水
石
伏溪流
灰
岩
中
的
溶
隙
水
塌陷坑
塌陷 落水洞
地下水位
不成功的井
地下水
含水层获得水的过程叫补给，失去水叫排泄.
地下水
向 斜 构 造 盆 地 中 的 承 压 水
地下水
水压面
潜水 承压水
砂岩 页岩
砂岩 页岩
单斜构造中的承压水和潜水
地下水
压力面 自流水井
隔水层 隔水层 含水层
山区高位补给 承压水头很高
地下水
断快构造（承压斜地）中水的补给和排泄
地下水
4、孔隙水，指分布于松散土壤或岩层孔 隙中的地下水。在不同的埋藏条件下，孔 隙水分别称为孔隙－上层滞水、孔隙－潜 水、孔隙－承压水。
地下水
风化裂隙水的分布
地下水
成岩裂隙中有时分布有地下水
玄武岩 成岩裂隙 中有时 分布有 地下水
地下水
地下水
构造裂隙水的分布
地下水
好井
干井
好井
变质岩中的构造裂隙水
地下水
6、岩溶水是指赋存并运移于岩溶化岩层中 的地下水。岩溶是水与可溶岩相互作用的产物。 岩层具有可溶性、水具有侵蚀能力和水体流动 是岩溶发育的三个条件，缺一不可。
钙镁离子浓度，可将地下水分为 5 类： 极软水 c＜1.5； 软水 c=1.5～3.0； 微硬水 c=3.0～6.0； 硬水 c=6.0～9.0； 极硬水 c＞9.0。
超孔隙水水压力与静水压力
土力学中的孔隙水压力是一个很重要的概念，也可以说是土力学中的标志性概念。
但似乎并没有被清晰地结界定与理解。
孔隙水压力应分为两种还是三种，在不同的教材与专著中就有着不同的说法。
有的确定为静孔压与超静孔压两种；有的则分为静、超静和渗流孔隙水压力。
静孔隙水压力常常被定义为“在静止的地下水位以下土中的水压力”；超静孔隙水压力被定义为“饱和土体中一点的孔隙水中超过静水压力的那一部分”；渗流孔隙水压力则为“在渗流场中的水压力”。
又有人认为除了“静止的地下水位以下的孔压”以外所都是超静孔压，所以将渗流孔压也归入超静孔压。
这些定义过于表观、随意，往往不适于复杂的情况。
比如渗流孔压，既有稳定渗流情况，又渗流固结情况，不可一概而论。
实际上，不管何种孔隙水压力其本质都是相同的，都是通过土骨架中连通的孔隙水传递的压力，它们都是一种孔隙水的势能（压力势）的体现，都适用于有效应力原理。
那为什么要区分静与超静孔隙水压力呢，这似乎源自于太沙基的饱和土体的渗流固结理论。
在这个理论中，由于外部因素在土体中产生了一种孔隙水压力，在有排水条件时，它会消散，同时伴随以土的体积变化，因而这种孔压被称之为“超静孔隙水压力”。
这样，就应定义静孔隙水压力为：“不会引起土体体积变化的孔隙水压力”；超静孔隙水压力是“土体有变化趋势时而产生的孔隙水压力”。
例如我们在一个土体上施加单向压力p，如果土中没有孔隙水，则它就会被压缩，但如果土体是饱和、不排水的，孔隙水就会阻止土的压缩，结果就产生了正的超静孔压u=p。
但土体是有被压缩的“趋势”的。
这就把二者的主要区别界定了。
因为超静孔压这一概念起源于渗流固结理论，它必将伴随着土的固结变形。
超静孔隙水压力是由于外部作用或者边界条件变化在土体中引起的，在有排水条件时，它将逐渐消散，并在消散过程中伴随土体的体积变化。
那么再看渗流中的孔隙水压力。
稳定渗流场中土体中的孔隙水压力应属于静孔隙水压力。
“坐地日行八万里”，在不断自转和公转的地球上，我们仍然认为很多东西是静止的，在稳定渗流场中的孔隙水压力，不随时间变化，这也是一种相对的静止。
地下水的静水压力及浮托作用
地下水的静水压力及浮托作用地下水对水位以下的岩土体产生静水压力，并产生浮托力。
浮托力的大小可以按阿基米得原理确定，即当岩土体空隙或孔隙中的水与岩土体外界的地下水相通，浮托力等于岩土体骨架颗粒体积部分的浮力。
当建筑物以粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石作地基时，按设计水位100%计算浮托力；当建筑物以节理裂隙不发育的岩石作地基时，按设计水位50%计算浮托力；当建筑物以粘性土作地基时，其浮托力难以确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。
根据《建筑地基基础设计规范》Gb50007-2002的规定，确定地基承载力特征值时，无论是基础底面以下土的天然重度或是基础底面以上土的加权平均重度的确定，地下水位以下均取有效重度。
潜蚀作用通常产生于粉、细砂或粉土地层中。
基坑降水施工过程中会产生水头差，在动水压力作用下，土颗粒受到冲刷，细颗粒从较大颗粒的孔隙中被带走，土的结构遭到破坏。
易产生潜蚀作用的条件是：(1)土的不均匀系数大于10时易产生，按下式计算：式中d60—限定粒径（mm），即土样中小于该粒径的土粒质量占土粒总质量的60%；d10—有效粒径（mm），即土样中小于该粒径的土粒质量占土粒总质量的10%。
(2). 上下两层的渗透系数k1/k2＞2时，在两土层接触面处易产生；(3). 当渗透水流的水力坡度大于产生潜蚀的临界水力坡度时易产生，产生潜蚀的临界坡降。
1.流砂现象流砂通常产生于粉、细砂或粉土层中，是指土被水饱和后产生流动的现象。
易产生流砂的条件如下：（1）水力坡降大于临界水力坡降，即动水压力超过土粒重量时易产生流砂。
（2）粉、细砂或粉土的孔隙比愈大，愈易形成流砂；（3）粉、细砂或粉土的渗透系数愈小，排水性能愈差时，愈易形成流砂。
流砂的形成原因:流砂的形成是多种多样的，主要原因是由于河水的冲积经过地质的变化而形成的砂层，在遇到水流的情况下，整个砂层发生流动，从而形成了流砂层，在长江沿岸、沿淮部分地区以及我省的砀山、萧县也有流沙层的分布。
地下水压力计算方法与步骤
地下水压力计算方法与步骤地下水压力计算是评估地下水系统的重要工作之一。
正确的计算方法和步骤可以帮助我们准确地分析地下水压力，并为相关工程项目提供参考。
本文档将介绍一种常用的地下水压力计算方法和步骤。
1. 收集必要的数据在进行地下水压力计算之前，我们需要收集一些必要的数据。
这些数据包括地下水位、地下水饱和度、地下水流速等。
通过收集这些数据，我们可以了解地下水系统的基本情况，为后续的计算提供基础数据。
2. 确定计算区域根据实际情况，我们需要确定地下水压力计算的区域范围。
这可以是一个整个地下水系统，也可以是一个特定的地下水井或地下水孔隙等。
通过确定计算区域，我们可以将计算的精度控制在合理范围内。
3. 选择适当的计算方法在地下水压力计算中，有多种不同的计算方法可供选择。
这些方法包括解析法、数值模拟法等。
根据具体情况，我们应选择适当的计算方法。
对于简单的地下水系统，解析法可能是一个较好的选择；对于复杂的地下水系统，数值模拟法可能更为适用。
4. 进行地下水压力计算根据所选的计算方法，我们可以进行地下水压力的计算。
在计算过程中，我们需要按照计算方法的要求，利用收集到的数据进行计算。
具体的计算步骤可能因计算方法而异，但总体上，我们需要确保计算的准确性和有效性。
5. 分析和解释计算结果完成地下水压力的计算后，我们需要对计算结果进行分析和解释。
通过分析计算结果，我们可以了解地下水系统的压力分布情况，进一步评估其对周围环境和工程项目的影响。
同时，我们也需要将计算结果进行合理解释，以便他人能够理解和使用这些结果。
6. 结论地下水压力计算是一项复杂而重要的工作。
通过正确选择计算方法和严谨的计算步骤，我们可以准确地评估地下水系统的压力，并为相关工程项目提供可靠的数据支持。
本文介绍的方法和步骤供您参考，也可根据具体情况进行适当调整和改进。
岩土指际的标准值是指
岩土指际的标准值是指岩土指标的标准值是指通过实验和理论分析所得出的岩土工程设计、施工与监测中的参考数值。
这些数值是根据大量的实际岩土工程案例和研究成果进行总结和归纳得出的。
以下是一份针对常见岩土工程参数的标准值参考范围：1. 岩石的压缩强度：- 枕状节理岩：5-20 MPa- 断层面岩：10-30 MPa- 坚硬砂岩：15-50 MPa- 岩盐：15-100 MPa- 片麻岩：20-60 MPa- 花岗岩：100-300 MPa- 超硬岩（如钻石）：> 1 GPa2. 土壤的抗剪强度：- 砂土：10-50 kPa- 软黏土：20-100 kPa- 粉土：30-100 kPa- 粘土：50-250 kPa- 黏性土：100-500 kPa3. 地下水位的孔隙水压力：- 浅层地下水位：0-1 m- 中层地下水位：1-5 m- 深层地下水位：> 5 m4. 岩土体的重度：- 砂土：15-20 kN/m³- 黏性土：18-23 kN/m³- 粉土：20-23 kN/m³- 岩石：25-30 kN/m³5. 土壤的液塑限和塑土指数：- 液塑限：15-40%- 塑土指数：10-40%6. 岩土体的渗透系数：- 砂土：10^-2 - 10^-5 m/s- 粉土：10^-4 - 10^-7 m/s- 粘土：10^-7 - 10^-9 m/s请注意，这些数值仅供参考，实际数值应结合具体项目的工程条件、场地勘察和试验结果进行综合评估和确定。
在设计和施工过程中，应依据专业人士的意见和相关国家或地区的规范和标准进行决策和操作。
孔隙水压力
孔隙水压力导言孔隙水压力是指在土体的孔隙中存在的水分所施加的压力。
在岩土工程中，孔隙水压力是一个重要的参数，对土壤的力学性质和稳定性具有重要影响。
本文将从孔隙水的形成原因、测量方法以及影响因素等方面来详细介绍孔隙水压力的相关知识。
1. 孔隙水的形成原因1.1 降雨降雨是孔隙水形成的主要原因之一。
当土壤受到降雨的浸润时，土体中的孔隙随即充满了水分，形成孔隙水。
降雨的大小和持续时间会直接影响孔隙水压力的大小。
1.2 地下水地下水也是孔隙水形成的原因之一。
当地下水位高于土壤面时，地下水流入土壤孔隙中，形成孔隙水。
地下水位的变动会对孔隙水压力产生影响。
1.3 地下渗流地下渗流指的是地表水在土壤中的渗流过程，也是孔隙水形成的原因之一。
地下渗流的速度和方向会影响孔隙水的形成和分布。
2. 孔隙水压力的测量方法2.1 现场测量现场测量孔隙水压力的常用方法有浸水管法、压力计法和土压力室法等。
浸水管法是将浸水管插入土壤中，通过测量管中的水位来间接反映孔隙水压力。
压力计法是使用压力计来直接测量孔隙水压力。
土压力室法是利用土压力室来测量孔隙水压力。
2.2 实验室测定实验室测定孔隙水压力的常用方法有过渗法、固定底水头法和三向应力仪法等。
过渗法是将土样加在渗透器中，通过控制渗透压差来测量孔隙水压力。
固定底水头法是在土样底部设置固定水头，通过测量上部水头来测量孔隙水压力。
三向应力仪法是通过应力传感器来测量土样中的孔隙水压力。
3. 影响因素及其作用3.1 土体渗透性土体的渗透性是指孔隙水在土壤中的渗透能力。
渗透性越强，孔隙水压力的形成速度越快。
3.2 土体饱和度土体的饱和度指的是土壤孔隙中填满水分的程度。
饱和度越高，孔隙水压力越大。
3.3 土体孔隙结构土体的孔隙结构即孔隙大小和分布情况。
孔隙越大且分布越均匀，孔隙水压力越小。
3.4 孔隙水密度孔隙水密度是指单位体积土壤中的孔隙水的质量。
孔隙水密度越大，孔隙水压力越大。
4. 孔隙水压力的影响和应用4.1 岩土工程中的应用在岩土工程中，孔隙水压力是一个重要的参数，可以用来评估土壤的稳定性和承载力。
各种岩土与渗流有关的参数经验值
各种岩土与渗流有关的参数经验值在岩土工程和渗流研究领域，有许多参数与土壤和岩石的力学特性和渗流行为密切相关。
下面是一些常见的与岩土和渗流有关的参数的经验值：1. 孔隙比（Porosity）：指土壤或岩石中的孔隙体积与总体积之比。
孔隙比越大，土壤或岩石的渗水性能越好。
在常见的土壤中，孔隙比通常在0.3到0.6之间。
2. 孔隙度（Void ratio）：指土壤或岩石中的孔隙体积与固体颗粒体积之比。
孔隙度相对于孔隙比更加直观，其定义为孔隙比除以1减去孔隙比。
通常，土壤的孔隙度在0.3到1.0之间。
3. 孔隙水压力（Pore water pressure）：指孔隙中水的压力。
孔隙水压力对于土壤和岩石的力学性能和渗流行为有重要影响。
通常用负值表示，例如在地下水位以上的地方，孔隙水压力为正压，而在地下水位以下的地方，孔隙水压力为负压。
4. 饱和度（Saturation）：指土壤或岩石中孔隙被水填充的程度。
饱和度越高，土壤或岩石的渗水性能越好。
饱和度通常用百分比表示。
5. 渗透率（Permeability）：指土壤或岩石介质通过单位厚度的体积流体的能力。
渗透率与岩土介质的孔隙结构密切相关，可以用来描述介质的渗流能力。
常见的相关参数有比渗透率、Darcy速度等。
6. 空隙度（Void ratio）：指土体中孔隙体积与固体体积之比。
土体的空隙度与土体的孔隙率有类似的概念，但是空隙度通常是在已知土壤体积时求解。
7. 粒径分布（Particle size distribution）：指土壤或岩石颗粒的大小分布情况。
土壤或岩石的颗粒大小对于其渗流行为具有重要影响。
常见的表示方法有累积曲线、粒度曲线等。
8. 含水层厚度（Aquifer thickness）：指地下水位以下的连续水域的垂向厚度。
含水层厚度与地下水的储存量和补给能力有关。
9. 渗流长度（Flow path length）：指渗流路径的水平或垂直长度。
渗流长度是指流体流经岩土体的路径长度，该参数影响着渗流速度和渗流方向。
地下水与孔隙水压力.
4 上层滞水
• 局部性和暂时性，无统一的有规律的水 位，形不成统一的有一定规模水体， • 上层滞水下边存在非饱和带。 • 不存在侧向地下水体补给，更无下层含 水层的越流补给
上层滞水
• 工程建设后有时可能不复存在，但也可 能使水体扩大，连成大片。 • 对工程的主要影响是基坑开挖，破坏土 钉墙稳定，造成桩间土坍塌 • 是否存在浮力？视水体与建筑物的相对 尺寸和相对位置而定。
地下水位和水头
• 波动决定于补给、排泄的平衡关系 • 地面水和地下水, 统一的水循环。 • 补给大于排泄，地下水积累，水位或水 头上升； • 排泄大于排给，含水层中的水被消耗， 水位或水头下降。
地下水位和水头
• 超采开采静储量，伴 • 随着补排关系的变化， 地下分水岭外移，地 表水转为地下水。 • 地下水位低时，地表 水转入地下，甚至消 失； 减采地下水位升高后， 增加静储量，地下分 水岭内移，地表水增 加，以泉的形式溢出。
f
fd
流网性质
• (5) 不透水边界，等势线与之垂直，流线与 之平行； • 等水头边界，流线与之垂直，等水头边 界就是等势线； • (6) 等势线越密，水力梯度越大；流线越密， 流量越大。 • (7) 网格越密，水力梯度、流速、流量越大， 由渗透造成的孔隙水压力越大，越易产生 渗透变形（渗透破坏）； • 反之，网格越稀，水流越平稳。
2.2 越层渗流的水头变化
H Z
P
2
2g
无越流渗透
含水层
弱透水层
含水层
压力水头分布
位置水头分布
总水头分布
图
无越流渗透条件下的水头分布示意图
含水层
弱透水层
含水层
压力水头分布
孔隙压力、有效应力和排水
第六章 孔隙压力、有效应力和排水 引言通常所说的土是由固体颗粒和水两部分组成的，基础或挡墙上的荷载包含土颗粒和孔隙水上面的应力两部分。
在没有土颗粒的船体外表面，法向应力就等于水压力；而在没有水的装有糖的盆底，应力就等于所装的糖的重量。
问题就是土颗粒应力和孔隙水压力的哪种组合决定着土的性质。
要研究这个问题，我们首先研究地基中的应力和水压力。
地基中的应力在地基中，某一深度的竖向应力是由上面的一切东西的重量产生的——土颗粒、水和基础，所以应力随着深度的增加而增大。
图(a)中的竖向应力为：z z γσ=其中γ为土的容重（见节）。
如果地基在水平面以下或者在湖底、海底的话（如图(b)所示），竖向应力计算公式就变为：w w z z z γγσ+=如果在基础或路堤表面有荷载q 作用的话（如图(c)所示），那么竖向应力计算公式就变为：q z z +=γσ这里面的γ是单位体积的土颗粒和水重量之和。
因为z σ是由土体的总重量产生的，所以成为总应力。
注意，图(b)中所示的湖中的水把总应力作用在底部同玻璃杯中的水把总应力作用在杯底的方式相同。
土颗粒的重度变化不大，一般来讲，饱和土的3/20m kN ≈γ，干土的3/16m kN ≈γ，水的3/10m kN ≈γ。
同时也有水平向的总应力h σ，但是在z σ和h σ之间没有简单的关系。
在以后的章节我们会对水平向的应力进行研究。
地下水和孔隙水压力饱和土的孔隙水中存在的压力叫做孔隙水压力u 。
在竖管中经常用w h 来简单地代替，如图所示。
当系统处于平衡状态时，竖管内部和外部的水压力相等，因此得到： w w h u γ=当竖管中的水位低于地表面时（如图(a)所示），就称为地下水位。
如果土中水是静止的，那么地下水位面就像湖面一样是水平的。
然而，就像我们后面将要见到的那样，如果地下水位面不是水平的，那么土孔隙中就存在水的渗流。
图(a)中地下水位面处孔隙水压力为零（这就是叫做地下水位），水位以下为正值，问题就出来了：地下水位面以上孔隙水压力是什么样的呢图说明了地表面和地下水位面之间的土中孔隙水压力的变化情况。
地下水的监测基本要求
地下水的监测基本要求
1、下列情况应进行地下水监测：
1)地下水位升降影响岩土稳定时；
2)地下水位上升产生浮托力对地下室或地下构筑物的防潮防水或稳定性产生
较大影响时；
3)施工降水对拟建工程或相邻工程有较大影响时；
4)施工或环境条件改变，造成的孔隙水压力、地下水压力变化，对工程设计或
施工有较大影响时；
5)地下水位的下降造成区域性地面沉降时；
6)地下水位升降可能使岩土产生软化、湿陷、胀缩时；
7)需要进行污染物运移对环境影响的评价时。
2、监测工作的布置，应根据监测目的、场地条件、工程要求和水文地质条件确定。
3、地下水监测方法应符合下列规定：
1)地下水位的监测，可设置专门的地下水位观测孔，或利用水井、地下水天然
露头进行；
2)孔隙水压力、地下水压力的监测，可采用孔隙水压力计、测压计进行；
3)用化学分析法监测水质时，采样次数每年不应少于4次，进行相关项目的分
析。
4、监测时间应满足下列要求：
1)动态监测时间不应少于一个水文年；
2)当孔隙水压力变化可能影响工程安全时，应在孔隙水压力降至安全值后方可
停止监测；
3)对受地下水浮托力的工程，地下水压力监测应进行至工程荷载大于浮托力后
方可停止监测。
孔隙水压力
孔隙水压力工程常识之孔隙水压力孔隙水压力包括静孔隙水压力和超静孔隙水压力。
静孔隙水压力:不会引起土体体积变化的孔隙水压力。
包括静止的地下水以下土体中的孔隙水压力和稳定渗流场土体中的孔隙水压力。
(稳定渗流场中的渗透力是一种体积力,大小与水力坡降成正比,方向与渗流方向一致,渗流过程不考虑土体体积变化)超静孔隙水压力:土体有变化趋势时而产生的孔隙水压力。
由于外部作用或者边界条件变化引起,欠固结土由土体本身自重引起的。
超静孔压来源于渗流固结理论,毕将伴随着土的固结变形。
静孔隙水压力与超静孔隙水压力本质上是没有区别的,有时也难以区分,并且二者也会相互转化。
例如地下水位升降,稳定渗流边界条件的变化变为不稳定渗流,或者地震,都会使静孔压变为超静孔压。
体缩趋势会引起正孔压,体胀趋势会引起负孔压。
(负孔隙水压力一般在不饱和土层中气体相部分体积膨胀,造成土体中气压失去平衡,暂时小于大气压,由于气压差形成负孔隙水压力,负孔隙水压力对土粒产生吸附作用,而增加有效应力,当气压达到平衡时,负孔隙水压力消散)静孔隙水压力一般不会引起含水土体的失稳。
静止的地下水以下的土只是重度减小了,而具有稳定渗流的土体,既然已经存在稳定渗流,它就应是稳定的。
超静孔隙水压力常常是事故与灾害的祸首。
太沙基提出有效应力原理也主要是基于超静孔隙水压力:,超静孔隙水压力增大,导致摩尔圆左移,与强度包络线相切而破坏。
(有效应力是指土粒间的接触面传递的应力,只有有效应力才能使土体产生固结和强度)液化:地震引起的振动使饱和砂土或粉土趋于密实,导致孔隙水压力急剧增加。
在地震作用的短暂时间内,这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散,使有效应力减小,当有效应力完全消失时,砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态。
此时,土体抗剪强度等于零,形成“液体”现象。
abaqus孔隙水压力
abaqus孔隙水压力
Abaqus 孔隙水压力是指在土壤中的空隙中，由于地下水的存在，形
成的一定的水压力。
这种水压力对于土体的稳定性具有非常重要的影响。
Abaqus 是一种非常常用的有限元分析软件，可以用来对土体的
稳定性进行分析，其中也包括了孔隙水压力的计算。
要计算Abqus孔隙水压力，首先需要建立一个能够描述土体孔隙水流动的模型。
在模型中，需要考虑到土壤中的孔隙率、渗透系数、水头
压力等因素。
然后，需要利用Abaqus软件对这个模型进行数值模拟。
对于数值模拟结果，可以得到孔隙水压力的变化情况，并且可以根据
模拟结果进行分析和优化。
Abaqus孔隙水压力的计算对于工程领域中土结构物的设计和施工具
有非常重要的参考意义。
在土体的设计和施工中，不仅需要考虑静力
因素，而且还需要考虑动力因素，也就是孔隙水压力。
只有充分考虑
这些因素，才能够保证土体的稳定性和工程的安全性。
总的来说，Abaqus孔隙水压力的计算是土体动力学分析中非常重要
的一部分。
通过这种计算方法，可以有效的分析和优化土体设计和施
工方案，从而确保工程的可靠性和安全性。
孔隙压力系数
孔隙压力系数一、孔隙压力系数是土体力学中的一个重要参数，用于描述土体中孔隙水对土体有效应力的影响。
在水文地质、土木工程和岩土工程等领域，孔隙压力系数的研究对于地下水流、土体变形以及工程稳定性的分析具有重要的意义。
本文将详细介绍孔隙压力系数的定义、计算方法、影响因素以及在实际工程中的应用。
二、孔隙压力系数的定义孔隙压力系数通常用符号"B"表示，定义为孔隙水压力与孔隙水所受有效应力之比。
其表达式为：孔隙水压力是指土体中孔隙水的压力，而有效应力是指除去孔隙水压力后的土体实际承受的应力。
孔隙压力系数的值通常介于0到1之间，其值越接近1，表示孔隙水对土体的影响越显著。
三、孔隙压力系数的计算方法孔隙压力系数的计算可以通过实验测定或理论计算两种途径。
实验测定：通过室内或现场的试验，测定土体中的孔隙水压力和有效应力，然后利用上述定义的公式计算孔隙压力系数。
理论计算：孔隙压力系数的理论计算常基于土体的物理性质和孔隙水流动的特性。
常见的理论方法包括孔隙水压力与有效应力之比的理论模型，如卡尔曼公式等。
四、影响孔隙压力系数的因素土体类型：不同类型的土体对孔隙水的响应不同，因此土体的颗粒结构、孔隙分布等因素会影响孔隙压力系数的大小。
孔隙水流动性：孔隙水的流动性越强，孔隙压力系数的影响越显著。
土体孔隙结构的渗透性和渗流能力是影响孔隙压力系数的重要因素。
有效应力水平：在不同的有效应力水平下，孔隙压力系数可能表现出不同的特性。
在高有效应力水平下，孔隙压力系数的影响可能相对较小。
五、应用领域水文地质：孔隙压力系数在地下水流分析中扮演重要角色，帮助理解地下水运动及其对地下结构的影响。
土木工程：在土体变形和基础稳定性分析中，孔隙压力系数是评估土体变形和工程稳定性的关键参数。
岩土工程：孔隙压力系数在岩土工程领域的地下工程设计和施工中具有重要的应用，尤其是在考虑地下水对边坡稳定性和基坑工程的影响时。
六、孔隙压力系数作为描述土体孔隙水对有效应力影响的参数，在土体力学和水文地质领域具有广泛的应用。
孔隙水压力
工程常识之孔隙水压力孔隙水压力包括静孔隙水压力和超静孔隙水压力。
静孔隙水压力：不会引起土体体积变化的孔隙水压力。
包括静止的地下水以下土体中的孔隙水压力和稳定渗流场土体中的孔隙水压力。
（稳定渗流场中的渗透力是一种体积力，大小与水力坡降成正比，方向与渗流方向一致，渗流过程不考虑土体体积变化）超静孔隙水压力：土体有变化趋势时而产生的孔隙水压力。
由于外部作用或者边界条件变化引起，欠固结土由土体本身自重引起的。
超静孔压来源于渗流固结理论，毕将伴随着土的固结变形。
静孔隙水压力与超静孔隙水压力本质上是没有区别的，有时也难以区分，并且二者也会相互转化。
例如地下水位升降，稳定渗流边界条件的变化变为不稳定渗流，或者地震，都会使静孔压变为超静孔压。
体缩趋势会引起正孔压，体胀趋势会引起负孔压。
（负孔隙水压力一般在不饱和土层中气体相部分体积膨胀，造成土体中气压失去平衡，暂时小于大气压，由于气压差形成负孔隙水压力，负孔隙水压力对土粒产生吸附作用，而增加有效应力，当气压达到平衡时，负孔隙水压力消散）静孔隙水压力一般不会引起含水土体的失稳。
静止的地下水以下的土只是重度减小了，而具有稳定渗流的土体，既然已经存在稳定渗流，它就应是稳定的。
超静孔隙水压力常常是事故与灾害的祸首。
太沙基提出有效应力原理也主要是基于超静孔隙水压力：，超静孔隙水压力增大，导致摩尔圆左移，与强度包络线相切而破坏。
（有效应力是指土粒间的接触面传递的应力，只有有效应力才能使土体产生固结和强度）液化：地震引起的振动使饱和砂土或粉土趋于密实，导致孔隙水压力急剧增加。
在地震作用的短暂时间内，这种急剧上升的孔隙水压力来不及消散，使有效应力减小，当有效应力完全消失时，砂土颗粒局部或全部处于悬浮状态。
此时，土体抗剪强度等于零，形成“液体”现象。
2.1静孔隙水压力与超静孔隙水压力
超静孔隙水压力与土的强度
• 超静孔隙水压力则常常 伴随着事故与灾害。 • 由于加载、振动或者应 力循环，超静孔压不断 积累，降低了土的有效 应力， • 使有效应力摩尔园不断 向左移动，最终与包线 相切，土就破坏了。 • 有效应力路径左移，造 成了加载时试样的破坏， 尽管其偏应力远小于土 的有效应力强度。
另一个人则失之交臂
• 据说主持过撰修《永乐大典》的明朝第一才子谢缙，年 青时在雨后也摔了一跤，引起一群周围的农夫哄堂大笑， • 于是他坐在那里吟诗一首曰：“春雨贵如油，如油满街 流，跌倒谢学士，喜作一群牛。” • 与太沙基相比，可以看到我国古代的文人的弱点。一是 轻视科学技术，他们把心思用在吟诗上，而不去思考自 然的规律。 • 二是太要面子，结果跌了一交，没有收获，还得罪了一 群人。 • 其实只要他认真观察与思考，就会发现为什么一群农民 都没有跌倒呢？那是因为农民穿的是草鞋，草鞋很粗糙， 有很大的孔隙与通道，超静孔压很快就消散了，摩擦力 必然更大。 • 如果这样，以谢缙的聪明，也许比太沙基早500年就提 出了有效应力原理。
2 2 2 u u u 2 u 2 2 2 0 x y z
非稳定渗流中的超静孔隙水压力
2 u 2u 2u u 2 2 -Ss 0 2 x y z t
u 0 t
Ss称为储水率或单位储水量，与水， 土骨架的体积变化有关 Ss ρwg(Cs nCw )
u 0 t
地下水位下降中的超静孔压
• 深度为z的M处下降前的静孔隙水 压力为wz ，有效应力为z ； • 水位下降后，固结变形稳定时的 孔隙水压力从 wz变为0，设土的 重度仍为sat，则有效应力为satz， 有效应力增量为wz 。 • 在水位下降后的瞬时，M处的静 孔隙水压力为0。超静孔隙水压力 时间 等于降水前后有效应力之差，即 u=wz， • 它会逐渐消散，同时土体被压缩， 下降前 地面发生沉降。 下降 • 可见下降后的瞬时，wz这部分孔 瞬时 压由静孔压转变为超静孔压。
浅析地下水上升对粘性土建筑地基变形影响
浅析地下水上升对粘性土建筑地基变形影响摘要：本文地水位上升是指地表水下渗、潜水水位等，未考虑承压水的影响。
地下水位上升直接影响地基土层有效应力与孔隙水压力,孔隙水压力增大,有效应力减小,结合工程实践,通过对比天然状态及饱和状态下固结试验成果、工程案例等，地下水上升对透水性弱的粘性地基土变形影响较为明显,对透水性强的砂性地基土地基变形影响较小；同时对天然地基浅基础下的地下水上升产生的附加应力变化引起的沉降变形进行了分析，包括地下水上升对地基土承载力、压缩模量产生变化，处理不好会产生不均匀沉降的危害等等。
此类问题的探讨，为地下水位上升对工程建设、地面沉降的结构设计、地基基础设计提供帮助和借鉴。
关键词：地下水位上升、粘性土、附加应力、地基变形。
一、概述1、地下水上升主要原因有几个，一是全球气候变暖,海平面上升,海水倒灌,地表水增加地下水位上升，地下水增加是由地表水下渗形成的；二是城市井关闭或封禁，引起地下水位上升；三是遇极端天气，城市内涝，排水不畅，引起地下水位上升；四是工程建设速度放慢，深大基坑降水减少等原因。
2、地下水上升的危害主要有：一是地下水位上升,引起土体失稳或液化,引起地面沉降；二是地下水上升原有建（构）筑物抗浮设计不能满足现有水位抗浮设计；三是宏观上看地下水位上升的危害易形成地下漏斗抬升；四是地下水上升引起地基土盐碱化、地下水污染等。
本文主要是探讨地下水上升对地基变形的影响分析和探讨。
二、地下水上升对地基土的影响通过粒间接触面传递的应力称为有效应力，只有有效应力才能使得土体产生压缩（或固结）和强度。
饱和土中有效应力原理，把研究平面内所有粒间接触面上接触力的法向分力之和除以所研究平面的总面积所得的平均应力来定义有效应力在某一压力下，饱和土的固结过程就是土体中各点的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的过程，或者说是孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程在转化的过程中，任一时刻任一深度上的应力始终遵循有效应力原理求解地基沉降与时间关系的问题，实际上就变成求解在附加应力作用下，地基中各点的超孔隙水应力随时间变化的问题。
孔隙水压力消散率计算公式
孔隙水压力消散率计算公式（原创版）目录1.引言2.孔隙水压力消散率计算公式的定义3.孔隙水压力消散率计算公式的推导过程4.孔隙水压力消散率计算公式的应用案例5.结论正文1.引言孔隙水压力消散率计算公式是土力学中一个重要的公式，用于计算饱和土在排水固结过程中孔隙水压力的消散速率。
在实际工程中，土体的固结过程常常涉及到孔隙水压力的消散，如地基沉降、土坝固结等。
因此，研究孔隙水压力消散率计算公式对于工程实践具有重要意义。
2.孔隙水压力消散率计算公式的定义孔隙水压力消散率计算公式是指在饱和土的排水固结过程中，孔隙水压力消散的速率与有效应力增长的速率之间的关系。
其公式如下：消散率 = (Δσ_eff / Δt) / (k * Δσ_w)其中，Δσ_eff 表示有效应力增量，Δt 表示时间增量，k 表示孔隙水压力消散系数，Δσ_w 表示孔隙水压力增量。
3.孔隙水压力消散率计算公式的推导过程孔隙水压力消散率计算公式的推导过程较为复杂，涉及到土力学、流体力学等多个领域的知识。
在推导过程中，需要考虑土颗粒的压缩性、水的流动性以及土体中水流的特性等因素。
具体推导过程如下：首先，根据土力学的原理，可以得到土体的有效应力增量与时间增量之间的关系：Δσ_eff = q_eff * Δt其中，q_eff 表示有效应力增量率。
然后，根据流体力学的原理，可以得到孔隙水压力增量与时间增量之间的关系：Δσ_w = k * Δt其中，k 表示孔隙水压力消散系数。
最后，将上述两个公式联立，可以得到孔隙水压力消散率计算公式：消散率 = (Δσ_eff / Δt) / (k * Δσ_w)4.孔隙水压力消散率计算公式的应用案例在实际工程中，孔隙水压力消散率计算公式可以应用于以下几个方面：（1）地基沉降计算：在地基沉降计算中，需要考虑土体的固结过程，而孔隙水压力消散率计算公式可以用于计算地基沉降过程中孔隙水压力的消散速率。
（2）土坝固结计算：在土坝固结计算中，需要考虑土坝在施工过程中的固结过程，而孔隙水压力消散率计算公式可以用于计算土坝固结过程中孔隙水压力的消散速率。
地下水对土的自重应力的影响(1)
∆、∆ 和∆，设微单元体中心点处的孔隙水压力为 u，其各面水压力分布
见图 1。由于水不传递剪应力，微单元土体所受浮力就是其顶面和底面的水
压力差，即：
=
∆ ∙ ∆ ∙ ∆ =
∙ ∆
式中：F—微单元土体所受到的浮力；
颗粒所受的渗透力作为土颗粒与孔隙水之间的
内力，在分析时没有显现，但正是由于渗透力
、浮力、重力等的共同的作用，才导致土中孔
隙水压力水头分布呈现各种不同的型式。也就
是说考虑了孔隙水压力水头分布按照式（7）
计算的有效重度，已经包含了渗透力的作用。
为直观起见，将式（8）作如下的变换：
= − ＝ − + − ＝ − + （1 − ）
④ 相对隔水层
H5
h 2rw
⑤ 含水层
(h 2+ H 5) r w
H6
⑥ 相对隔水层
由图 2 可见，地下水位下的土层中孔隙水压力及压力水头ℎ沿深度呈线
性分布，
= ℎ＝
因此： =
ℎ
＝
（6）
(7)
式中：j —直线ℎ＝ 的斜率。
将（7）式带入（5）式：
应为该点处土的竖向总应力减掉该点处的孔隙水压力。
z =
ℎ −
(10)
=1
式中：z —土的竖向自重应力，kPa；
—第 i 层土的重度，地下水位上取天然重度，地下水位下
的饱和土为饱和重度，kN/m3；
ℎ —第 i 层土的厚度，m；
u－计算点处的孔隙水压力。
图3 典型地层及孔隙水压力分布
地下渗水压力
地下渗水压力1. 引言地下渗水压力是地下水系统中的一项重要参数，它反映了地下水对周围岩土体的压力状态。
地下渗水压力的研究对于地下水资源的开发利用、地下水环境保护以及工程建设等方面具有重要意义。
本文将从地下渗水压力的概念、形成机制、测量方法以及对环境与工程的影响等方面进行综述。
2. 地下渗水压力的概念地下渗水压力是指地下水对岩土体施加的压力，它是地下水系统中的一项重要参数。
地下渗水压力通常以水压力的形式表示，单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。
地下渗水压力的大小取决于地下水位、地下水的含水层厚度以及地下水的渗透性等因素。
3. 地下渗水压力的形成机制地下渗水压力的形成机制主要包括重力效应、孔隙水压力和渗流压力等因素。
3.1 重力效应地下水存在于地下水位以下的地下层中，受到上层地下水和地下水位的压力作用，产生了一定的地下渗水压力。
重力效应是地下渗水压力形成的基本原因之一。
3.2 孔隙水压力岩土体中的孔隙水是地下水系统的一部分，它受到地下水位和岩土体自身重力的共同作用。
孔隙水压力是地下渗水压力形成的重要因素之一。
3.3 渗流压力地下水在岩土体中的流动会对周围岩土体施加一定的压力，这种压力称为渗流压力。
渗流压力是地下渗水压力形成的重要因素之一。
4. 地下渗水压力的测量方法地下渗水压力的测量方法主要包括直接测量法和间接测量法。
4.1 直接测量法直接测量法是指通过在地下岩土体中设置压力计等设备，直接测量地下渗水压力的方法。
直接测量法具有测量精度高、可靠性强的优点，但需要在现场进行操作，工作量较大。
4.2 间接测量法间接测量法是指通过测量地下水位、孔隙水压力等参数，间接推算地下渗水压力的方法。
间接测量法具有操作简便、成本低的优点，但测量精度相对较低。
5. 地下渗水压力对环境与工程的影响地下渗水压力对环境与工程具有重要影响，主要表现在以下几个方面：5.1 地下水资源的开发利用地下渗水压力的大小直接影响着地下水资源的开发利用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
w
( Gs 1 )( 1 n )
流土的治理原则
• • • （1）减小或消除水头差； （2）增加渗流途径； （3）在渗流出口处覆盖透水材料，平 衡渗流力； • （4）用注浆等法改良土性。
地下水位和水头
• 波动决定于补给、排泄的平衡关系 • 地面水和地下水, 统一的水循环。 • 补给大于排泄，地下水积累，水位或水 头上升； • 排泄大于排给，含水层中的水被消耗， 水位或水头下降。
地下水位和水头
• 超采开采静储量，伴 • 随着补排关系的变化， 地下分水岭外移，地 表水转为地下水。 • 地下水位低时，地表 水转入地下，甚至消 失； 减采地下水位升高后， 增加静储量，地下分 水岭内移，地表水增 加，以泉的形式溢出。
5 裂隙水和岩溶水
• 水体形状的高度不规则性
• 水流性质和特殊性
• 富水性的高度不均匀
6 孔隙水压力形式：
• 静水压力。静止的地下水只存在静水压力，孔 隙水压力就是静水压力。 • 渗流孔隙水压力。作渗流运动时，除静水压力 外，还有沿渗流方向的渗流孔隙水压力，产生 渗流力。 • 超静水压力。由于某种静力或动力作用，在静 水压力基础上增长，有非稳定性质，有发生、 积累、消散的过程，对土的有效强度影响很大。 • 负孔隙水压力。存在于非饱和土中。
下层水头高于上层水头条件下的水头分布示意图
2.3 渗透力
• 地下水在土体流动，受土粒的阻力，对 土粒施加渗流力。 • 渗流力是体积力，量纲与水的重度γ ω 相 同，大小与水力梯度 i成正比，方向与水 流方向一致
wh j
L
w
i
2.4 渗透破坏
• 流土
• 向上的渗流力克服了土的向下重力时， 土颗粒悬浮，移动，发生流土。 • 多发生在级配均匀的粉细砂或粉土中， • 具有突发性，危险性很大
毛细带水
• 1）上升高度与土的颗粒大小、颗粒级配 有关，粘性土上升高度较大； • 2）随高度增加，含水量降低，由毛细饱 和带过渡到非饱和带 • 3）孔隙水压力为负值； • 4）存在毛细滞后现象，
3 潜水和承压水
• 同一含水层，随空间位置不同，有的地方表现 为潜水，有的地方表现为承压水，但静水压力 为零压面（潜水水位和承压水水头）仍是连续 的。 • 随着季节的不同，年度的变化以及人为干预， 同一含水层的性质可能转化，从潜水转为承压 水或从承压水转化为潜水。 • 层间潜水
7. 地下水位升降对岩土工程的影响
• 地下水位上升的影响： • 降低地基承载力，建筑物附 • 加沉降 • 增加地下工程防水抗浮设施 • • • 产生湿陷、胀胀、溶陷、冻 胀 • • 加剧液化势 • • 边坡失稳，老滑坡复活 • 治泽化、盐碱化、改变环境 • • 地下水位下降的影响 产生地面沉降 诱发地面塌陷 诱发地裂缝 造成海水入侵 造成水源枯竭，水质恶化
4 上层滞水
• 局部性和暂时性，无统一的有规律的水 位，形不成统一的有一定规模水体， • 上层滞水下边存在非饱和带。 • 不存在侧向地下水体补给，更无下层含 水层的越流补给
上层滞水
• 工程建设后有时可能不复存在，但也可 能使水体扩大，连成大片。 • 对工程的主要影响是基坑开挖，破坏土 钉墙稳定，造成桩间土坍塌 • 是否存在浮力？视水体与建筑物的相对 尺寸和相对位置而定。
地下水和孔隙水压力
2006.9.
目录
• • • • 1 地下水的赋存和静水压力 2 渗流、渗透力和渗透破坏 3 超静水压力 4 地下水与工程
1 地下水的赋存和静水压力
1.2 地下水位和水头
• • • • • • • 第一层地下水的稳定水位 静水压力为零的位置 不一定是饱和土和非饱和土的分界线 初见水位和稳定水位 潜水面，静水压力为零。 承压水零压面根据压力水头确定。 与潜水水位相同，其水头位置也是静水压力为 零的位置。
f
fd
流网性质
• (5) 不透水边界，等势线与之垂直，流线与 之平行； • 等水头边界，流线与之垂直，等水头边 界就是等势线； • (6) 等势线越密，水力梯度越大；流线越密， 流量越大。 • (7) 网格越密，水力梯度、流速、流量越大， 由渗透造成的孔隙水压力越大，越易产生 渗透变形（渗透破坏）； • 反之，网格越稀，水流越平稳。
2.2 越层渗流的水头变化
H Z
P
2
2g
无越流渗透
含水层
弱透水层
பைடு நூலகம்
含水层
压力水头分布
位置水头分布
总水头分布
图
无越流渗透条件下的水头分布示意图
含水层
弱透水层
含水层
压力水头分布
位置水头分布
总水头分布
图
有越流渗透条件下的水头分布示意图
含水层
弱透水层
含水层
压力水头分布
位置水头分布
总水头分布
图
2 渗流、渗透力和渗透破坏
2.1 流网
• 稳定渗流场的 • 拉普拉斯方程：
• ψ 为流函数， • φ 为势函数
流网性质
• (1) 等势线与流线正交；
• (2) 如各等势线间的差值相等，各流线 间的差值相等，则各网格的长宽比相等；
流网性质
• (3) 如研究区总流量为 , 划分 q q 为个流线分道，则每分道流 Nf 量为 H q N qkH h q N N H • 如研究区总水头差为，划分 h 为个等势分格，则每等分格 Nf 的水头差为 • (4) 当a=b时，流经研究区的 Nf q kH 流量由下式求得： Nd
7
• • • • •
静水压力特征
压力的等向性 压力的三角形分布 与土的渗透系数无关 与土的孔隙度无关
工 程
含水层
①
弱透水层
孔隙水中静水压力的传递
• 砂土、粉土、粘性土 • 均适用有效应力原理 • 包括水压力、浮力 • 密实的硬粘土，是否传递水压力？是否 服从达西定律而流动？ • 是否作用静水压力？地下结构上是否作 用完全的浮力？
• 地下水位上升，地下 水补给地表水，又出 现地面泾流。
1.2 包气带水和毛细带水 包气带水
• 1 ）位于地下水位和毛细带以上，大气降水渗 入地下的通道； • 2）只有一部分孔隙充水，呈非饱和状态； • 3）存在基质吸力，孔隙水压力为负值； • 4 ）压力不能用普通方法量测，只能用张力计 或基质吸力计量测； • 5 ）渗透系数对于同一类土不是常数，随含水 量而变，含水量越低，渗透系数越小，