《土的渗透性和渗流》PPT课件

h
土样
L Q
V
A
i=Δh/L
适用土类：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
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§2土的渗透性和渗流问题
• 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=const， L=const 量测变量: Δh ，t
三. 渗透系数的测定及影响因素
A点总水头：
h1 zA uA w
u w
水头差：
h h1 h 2
水力坡降：
i h L
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§2土的渗透性和渗流问题
二. 渗透试验与达西定律 1.渗透试验
试验前提：层流
试验装置：如图 试验条件: h1=const， A=const L=const 量测变量: h2，V，T 试验结果 Δh=h1-h2 Δh↑，Q↑ A↑，Q↑ L↑， Q↓ Q=V/T
§2.2土的渗透性与渗透规律 2. 达西定律
Re
v d10

Re＜5时层流 Re ＞200时紊流 200＞ Re ＞5时为过渡区
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§2土的渗透性和渗流问题
二. 渗透试验与达西定律 两种特例：
§2.2土的渗透性与渗透规律 2. 达西定律
（1）粗粒土： ①砾石类土中的渗流常不符合达西定律 ②砂土中渗透速度 vcr=0.3～0.5cm/s
§2土的渗透性和渗流问题
• 室内试验方法1—常水头试验 法 试验装置：如图 试验条件: Δh=const， A=const， L=const 量测变量: V，t 结果整理 V=Qt=vAt v=ki
k VL Aht
三. 渗透系数的测定及影响因素
§2.2土的渗透性与渗透规律 1. 测定方法
h2 h1
h L
§2.2土的渗透性与渗透规律
断面平均流速
v
Q A
QA
水力坡降 i
h L
vi
§2土的渗透性和渗流问题
二. 渗透试验与达西定律 2.达西定律 渗透定律
vi
§2.2土的渗透性与渗透规律
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。 注意：
非饱和土的渗透性
饱和土的渗透性
§2 土的渗透性和渗流问题 土石坝坝基坝身渗流
防渗斜墙及铺盖
概述
土石坝
浸润线
渗流量
透水层
不透水层
渗透变形
§2土的渗透性和渗流问题 板桩围护下的基坑渗流
概述
板桩墙
渗水压力
渗流量
基坑
透水层 不透水层
渗透变形
扬压力
6
§2土的渗透性和渗流问题 水井渗流
Q
概述
天然水面
透水层
10
§2土的渗透性和渗流问题
§2.2 土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降 二．渗透试验与达西定律
三．渗透系数的测定及影响因素
四．层状地基的等效渗透系数
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§2土的渗透性和渗流问题
§2.2土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降
板桩墙
基坑
A B L
透水层
不透水层
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§2土的渗透性和渗流问题
第 2 章 土的渗透性和渗流问题
§2.1 概述 §2.2 土的渗透性
§2.3 渗透力与渗透变形
1
§2 土的渗透性和渗流问题
本章特点
• 有较严格的理论（水流的一般规律） • 有经验性规律（散粒体多孔介质特性） • 注重对物理概念和意义的深入理解 • 注意土是散粒体（多孔介质）这一特点 • 水头及水力坡降
t=t1
t t+dt
dVe= - adh 流入量： 流出量： dVo=kiAdt=k (Δh/L)Adt 连续性条件： dVe=dVo
aL dh kA h
ln h1 h2
h2
t=t2
-adh =k (Δh/L)Adt
dt
aL kA
Q A

t 0
d
aL At
aL kA
ln

学习要点
主要难点
• 渗透力及其分析方法
2
§2.1 概述 §2.2 土的渗透性 §2.3 渗透力和渗透变形
3
§2土的渗透性和渗流问题
2.1概述
碎散性 多孔介质 能量差
土颗粒 渗流
三相体系
孔隙流体流动
土中水
水、气等在土体孔隙中流动的现象 土具有被水、气等流体透过的性质
渗流 渗透性 渗透特性 强度特性 变形特性
§2.2土的渗透性与渗透规律 1. 测定方法 t=t1
h1 h 2
t=t2
Q A
土样
L
水头 测管 开关
a
20
§2土的渗透性和渗流问题
• 室内试验方法2—变水头试验法 理论依据: t时刻： Δh dt
dh
三. 渗透系数的测定及影响因素
§2.2土的渗透性与渗透规律 1. 测定方法
dh h1 h
渗流量
不透水层
7
§2土的渗透性和渗流问题 渠道渗流
概述
渗流量
渗流时地下水位
原地下水位
8
§2土的渗透性和渗流问题 渗流滑坡
概述
渗流滑坡
9
§2土的渗透性和渗流问题
概述
土的渗透性及渗透规律
渗透力与渗透变形
挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 渗透变形 基坑等地下施工 渗流滑坡 多雨地区边坡
渗流量
土坡稳定分析
v k i
A
v：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度
vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度
n Av A
A > Av Av Q＝vA ＝ vsAv
v vs
v n
§2土的渗透性和渗流问题
二. 渗透试验与达西定律 适用条件：
层流（线性流） 岩土工程中的绝大多数渗流问 题，包括砂土或一般粘土，均 属层流范围 在粗粒土孔隙中，水流形态可 能会随流速增大呈紊流状态， 渗流不再服从达西定律。 可用雷诺数Re进行判断：
§2.2土的渗透性与渗透规律
一．渗流中的水头与水力坡降 总水头－单位重量水体所具有的能量
h z u w v
2
2g
u
A
Δh
uB
z：位置水 头 u/γ ：压力水
w
w
h1
A

w
头 V2/(2g)：流速水头≈0
zA
0 测管水头
B点总水头：
h2 zB uB w
B L
基准面
h2 0
zB
总水头： h z
v vcr o i
v ki
m
( m 1)
v
（2）粘性土： 致密的粘土 i > i0, v = k(i - i0 )
o i0
i
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§2土的渗透性和渗流问题
三. 渗透系数的测定及影响因素 1. 测定方法
§2.2土的渗透性与渗透规律
室内试验测定方法பைடு நூலகம்
常水头试验法 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