土的渗透性及渗流

L
υ--水在土中的渗透速度，cm/s。不是地下水的实际流速，而是在单位时间 内流过单位土截面（cm2）的水量（cm3）,是土体断面的平均渗透速度； i--水力梯度，即土中两点的水头差 (H1-H2)与两点间的流线长度（L）之比； k--土的渗透系数，cm/s，与土的渗透性质有关的待定系数。
渗透系数是直接衡量土的透水
透水层 不透水层
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土的渗透性及举例
渗流滑坡
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§2.3 地下水的运动方式和判别
地下水运动的基本方式 地下水：地下水位以下的重力水。除特殊情况外，地下 水总是处在运动状态之中。 地下水的运动方式的分类： 1、按流线形态：层流、湍流（紊流） 2、按水流特征随时间的变化状况分为：稳定流运动、 非稳流运动 3、按水流在空间上的分布状况分为：一维流动、二维 流动、三维流动
为达西定律。
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达西定律及其适用范围
一、达西渗透定律
由于一般土体（粘性土及砂土）中的孔隙一般非常微小，水 在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态 大多属于层流。
著名的达西(Darcy)渗透定律：
A
渗透速度： v k h ki
L
B
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达西定律及其适用范围
式中：
渗透速度： v k h ki
T
J

W
J w sin
W cos tg ' costg Ks ' sin w sin TJ W sin J tan Ks sat tan
Tf
因此，当坡面有顺坡渗流作用时，无粘性 土土坡的稳定安全系数发生渗流，只取决于 总水头差， 若hA≠hB时，才会发生水从总水 头高的点向总水头低的点流动(但水并非一定
向低处流)。
Δh
w
uA
h1 zA 0
A B L
基准面
uB w
h2 0
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zB
§ 2.4 达西定律及其适用范围
达西（H.Darcy），1803～ 1858，法国水力工程师。1856年 ，达西发表了著名的多孔介质地 下水运动或流动的报告，报道了 他所做的关于水在沙柱中流动的 实验。达西发现通过沙柱的流量 与所用砂的透水性和观测点的水 头有关，该关系的数学表达式即
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大，属于湍流，达西定律不适用。
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渗流压力也称动水压力。当地下水渗透时，对土的颗粒骨 架产生的压力，称动水压力，用J表示（单位：KN/m3)。
渗流压力 J w i
动水压力的方向和渗流方向一致。
2.有渗流作用时无粘性土土坡稳定性分析
Tf
重力W
渗流力 J w i
N
2g
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几个重要的概念
u 总水头： h z w
uA A点总水头： h1 z A w
B点总水头：
w
uA
Δh A
uB w
h2 zB
uB w
h1 zA 0
B L
基准面 水力坡降的 物理意义
h2 0
h1 h2 h
zB
h 水力坡降（水头梯度）： i L
渗流流过单位长度时的水头损失。
土的渗透性及渗流
1
本章主要内容
2.1
2.4
土的渗透性及举例
达西定律及其适用范围
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§2.1
土的渗透性及举例
由于土是具有连续孔隙的介质，当土中两点存在水 位差时，水就在土的孔隙中从能量高的点（水位高的点） 向能量低的点流动。这种水透过土体孔隙的现象就叫做 渗透（渗流）。 板桩墙 基坑
透水层 不透水层
性强弱的重要力学性质指标。
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达西定律及其适用范围
二、达西渗透定律的适用条件 只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律。
砂土中水的流动符合达西渗透定律。
粘性土中只有当水头梯度超过起始水头梯度后才开始发
生渗流。
渗透速度：
k (i i0 )
粗粒土（砾、卵石等），水在土中的流动,一般速度较
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几个重要的概念
水的渗流方向：是由水头势能驱动，从水头高的
地方流向水头低的地方。 1、各种水头概念及水力坡降
水头(water head)：单位重量水体所具有的能量。 渗流中一点的总水头h可用下式表示：
u v2 h z γw 2g
z —位置水头 —压力水头 w
u
—流速水头，流速水头近似等于0 2
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土具有被水等液体透过的性质叫渗透性。 水在土体中渗透引起的问题: 一、造成水能损失，影响工程效益；
二、引起土体内部应力状态的变化，从而改变水工建 筑物或地基的稳定条件，严重时会酿成破坏事故。
三、土体渗透的强弱对土体的固结、强度以及工程措施 都有非常重要的影响。
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土的渗透性及举例
土石坝坝基坝身渗流