2 土中水的运动规律ppt课件

k al ln h1 Ft h2
❖ 适用于渗透性小的粉土与粘土 优点：设备简单，费用较省 缺点：不能反映现场土的实际渗透性
❖ 渗透性与土的结构有关，水平方向性的 渗透性与竖直方向的渗透性不同
❖ 取土过程中易造成扰动
土力学与地基基础
2.现场抽水试验
土中水的运动规律
土力学与地基基础
三、层状地基的等效渗透系数
q q1 q2 A A1 A2 H H1 H2
土力学与地基基础
土中水的运动规律
h1 h2
kv
hi hi
ki
土中水的运动规律
粒径级配
各粒径成分在 颗粒大小 土中占的比例
影响土性质 的主要因素
狭义的粒径级配
土力学与地基基础
四、影响土的渗透性的因素 1.土的粒度成分及矿物成分 粒度成分：颗粒越粗、越浑圆、越均匀，则k 砂土中粘粒和粉粒含量多，则k 矿物成分：对粘土影响大。 亲水矿物、有机质含量多，则k 2.结合水膜厚度
土力学与地基基础
2、毛细压力 两个球状的土粒A和B,
接触面上有毛细水存在,在 水和空气的分界面上有弯液 面产生的表面张力沿着弯液 面切线方向作用,它促使两 个土粒互相靠拢,在土粒的 接触面上就产生一个压力P, 称为毛细压力,由毛细压力 产生的土粒间的粘结力称为 假内聚力或毛细粘聚力。
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2、渗透变形形式及临界水力梯度
（1）流砂
土中水的运动规律
在上图3点处取单上位游体积土体为对象分析受力：
野外试验测定方法 井孔抽水试验
井孔注水试验
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（一）测定
1.室内试验测定
• 常水头试验
试验过程中水头保持常数
wenku.baidu.com测得： 时间t内的流量Q
a、b两点水头差 H
土样的横截面积A
则： k Ql HA t
❖ 适用于透水性较大的土
土力学与地基基础
土中水的运动规律
土中水的运动规律
• 变水头试验
试验过程中渗透水头差随时间而变化
土力学与地基基础
土中水的运动规律
土中水的运动规律
二、毛细水压力
1、毛细水上升高度 若毛细管内水柱上升到最大高度hmax，根据平衡条件 知道管壁与弯液面水分子间引力的合力S等于水的表 面张力σ，若S与管壁间的夹角为θ，则作用在毛细水 柱上的上举力P为P=S•2πrcosθ=2πrσcosθ
毛细管内上升水柱的重力G为： G=γwπr2hmax
土力学与地基基础
土中水的运动规律
估算毛细水上升高度的经验公式
C hc ed10
碎石类土，无毛细作用；砂性土，hmax=0.2~0.3m； 粉性土，hmax=0.9~1.5m；而粘性土的hmax不及粉性 土，上升速度也较慢。对于粉砂、粉土和粉质粘土等， 毛细现象较显著，毛细水上升高度大，上升速度快。
T
P1 a z1
基准面
土力学与地基基础
P2
b
l
W=W1+ W2
•重力： W1 W lA
•a点水压力 P1 wh1 A
h2
•b点水压力 P2 wh2 A
H2•流土方粒向对相流反水的阻力，方向与水
z2
•土体上下两面与流动方向垂直 的水压力
土中水的运动规律
沿水流方向建立平衡方程（以水流方向为正）
适用范围
• 砂土 V-I成线性关系，符合达西定律
• 粘性土 v kI I0
• 砾类土 V-I成非线性关系，土中水的流动状态为紊流， 不适用达西定律
v 砂土
v k(I I0)
粘性土
I0
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I0—起始水头梯度
I
二、渗透系数的测定方法
土中水的运动规律
常水头试验法
室内试验测定方法
变水头试验法
wlAcos wh1A wh2 A T 0
cos z1 z2
l
T
w
h1 z1 h2
l
z2 w
H1 H2 l
wI
力T的反力即为所求的动水力
h1
H1
T
P1 a z1
基准面
土力学与地基基础
P2
b
l
W=W1+ W2
h2
单位体积的动水力为
H2
GD wI
z2
方向：与渗流方向一致
土中水的运动规律
第二章 土中水的运动规律
土力学与地基基础
§2.1 土的毛细性
土中水的运动规律
毛细水:存在于地下水位以上，在表面张力作用下能沿着细小 空隙向上或其他方向移动的自由水． 毛细现象：途中具有毛细水的现象称为土的毛细现象．
土力学与地基基础
一、土层中的毛细水带
土层中由毛细水所 湿润的范围称为毛细水 带。根据毛细水带的形 成条件和分布状况，可 分为三种，即正常毛细 水带、毛细网状水带和 毛细悬挂水带。
土中水的运动规律
天然土层多呈层状
✓确立各层的ki ✓根据渗流方向确定等效渗流系
等效渗透系数 数
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水平渗流
q1 q
q2
土力学与地基基础
k1 k2
I I1 I2 q q1 q2 A A1 A2
土中水的运动规律
A1
h1
A2
h2
kh
kihi hi
垂直渗流
H1 H 2
q
F k1 k2
结合水膜越厚，则k 3.土的结构 黄土：竖向有大孔隙， kz> kX 层状粘土中夹有粉砂层， kx> kz
土力学与地基基础
土中水的运动规律
土中水的运动规律
4.水的粘滞度
温度高，水的粘滞度降低，k
非标准温度10c 测得的渗透系数kt须经过温度修正
k10
kt
t 10
tc 时动力 粘滞系数
10c 时动力 粘滞系数
互交错的现象.
土力学与地基基础
土中水的运动规律
土中A、B两点,测
得A点的水头为H1,B点
h1
的水头为H2,水自高水 H1 zA
头的A点流向低水头的
0
B点,水流流经长度为L,
A
B L
基准面
ΔH
h2 H2
zB 0
可得水流的渗透速度
为
v ki k H
L
水力坡降：
i ΔH L
土力学与地基基础
土中水的运动规律
土中水的运动规律
§2.2 达西定律
土中水的运动规律
一、达西定律的表达式与适用条件
水透过土孔隙流动的
现象,称为渗透或渗流。 土可以被水透过的性 质,称为土的渗透性或 透水性。
h1
H1 zA
A
B L
Δh
h2 H2
zB
层流:地下水在岩土的孔隙 0
基准面
0
或微裂隙中渗流,流线互不
相交.
湍流:地下水在岩土的裂隙或洞穴中流动,流线有相
5.土中气体
土中封闭气体多，渗透性低，k
土力学与地基基础
土中水的运动规律
§2.3 渗透力与渗透变形
一、渗透力
渗透力GD：
水流作用在单位体积土体中土颗粒上的力 其反力为土颗粒对水流阻力T。
1、渗透力计算 应用于深基坑支护结构设计、防洪堤坝的抢险等
取土柱体ab，以土柱体内的水作为隔离体，分析受力
h1
H1