第二章 土中的水及其流动
合集下载
相关主题
- 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)。
i icr Fs
Fs为安全系数，其取值不一定，但大多数不小于1.5。
33
⑵管涌─指在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒
通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象。
发生管涌，其水力梯度必须超过其临界值。但应 注意，管涌的临界水力梯度与流土的水力梯度不同， 有关的研究工作还不够，尚无公认合适的计算公式。
J F w hA
渗流作用于单位土体的力
j J AL
w hAΒιβλιοθήκη AL i w说明：
渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积 力，其大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流 方向一致，单位为kN/m3。 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种
变化对土体稳定性有显著的影响。
26
4.成层土的平均渗透系数 通过整个土层的总渗流 ⑴水平渗透系数
q1x qx q2x k1 k2 k3
n
H1 H2 H H3
量qx应为各土层渗流量 之总和
q x q1 x q 2 x q n x
q3x
q
i 1
n
ix
达西定律
q x k x iH
q
i 1
ix
k 1 iH
1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究
1、达西渗透实验装置
①直立圆筒。横截面积为A， 上端开口。在圆筒侧壁装有两支 相距为L的侧压管。 ②滤板。滤板上填放颗粒均 匀的砂土。 ③：溢水管。水由上端注入 圆筒，多余的水从此溢出，使 筒内水位维持一恒定值。 ④：短水管。渗透过滤板的 水从此流入⑤。 ⑤量杯。计算渗流量q。 同时读取断面1-1和断面2-2处 的侧压管水头值h1、h2，得到两 断面之间的水头损失△h= (L+h1)
a
320 ln 32 . 2 1 3600 315
7
1 . 11 3
4 . 52 10
cm / s
24
⑵原位测定方法
原位试验能获得较为符合实际情况的土性参数， 对于难以取得原状土样的粗颗粒土尤有重要意义。
试验装置
抽水孔
r0
观测孔1
观测孔2
h0
r1 r2 r3
16
土颗粒周围存在着结合水，结合水因受到分子引力作用而呈 现粘滞性,需要克服结合水的粘滞阻力才能发生渗流。通常把克 服此粘滞阻力所需要的水头梯度，称为粘土的起始水头梯度ib, 只有在达到起始水力梯度后才能发生渗透。
17
三、渗透系数及其测定
1.渗透系数的实用意义
渗透系数k是评价土的渗透性的指标。k值大的 土，渗透性强，反之，渗透性弱。
5
6
7
8
二、渗透模型
实际土体中的渗流 仅是流经土粒间的孔 隙,由于土体孔隙的形 状、大小及分布极为 复杂,导致渗流水质点 的运动轨迹很不规则, 如右图所示。
9
对渗流作如下二方面的简化：
• 一是不考虑渗流路径的迂回曲 折，只分析它的主要流向； • 二是不考虑土体中颗粒的影响， 认为孔隙和土粒所占的空间之总 和均为渗流所充满。
2.1 概述 2.2 渗透力和渗透变形
1
第一节 概述
一、渗透的工程背景
渗透(流):在水位差作用下，水透过土体孔隙发生流动的现象。
1.土坝蓄水后水透过坝身流向下游
石坝
浸润线
土坝蓄水后水透 过坝身流向下游
透水层
不透水层
2
2.渗流对基坑开挖的影响
板桩墙
基坑
透水层
不透水层
上图为软土地基深基坑施工时常用的防渗、护壁围护结 构，在开挖基坑的过程中，通常是基坑外土层中的地下水位高 于基坑内水位而形成水头差，地下水将通过坑外土层绕过板桩 渗入坑内。
14
2、达西定律
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断 面积A及水头损失△h成正比，与断面间距l成反比
v
v=ki
或
O
砂土
i
式中 i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降 k为渗透系数, 其值等于梯度为1时水的渗透速度，cm/s 。 上式所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。
⑶土的结构和构造
击实土样其渗透系数比分散结构土样大许多。 宏观构造上的成层性及扁平粘粒在沉积过程中的
定向排列，使得粘性土在水平方向的渗透系数往
往远大于垂直方向。
19
⑷土的饱和度
如果土不是完全饱和而有封闭气体存在，土中 封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封 闭气体含量愈多，土的渗透性愈小。
2.渗透系数的影响因素 ⑴土颗粒的粒径、级配和矿物成分
土颗粒的粒径小，渗透系数小； 级配好，渗透系数小； 在含水量相同的情况下，蒙脱石的渗透系数比 高岭石的小，伊利石的渗透系数居于两者之间。
18
⑵土的孔隙比或孔隙率
同一种土，孔隙比或孔隙率大，则土的密实度低， 过水断面大，渗透系数也大；反之，渗透性弱。
i cr
LA w hA
' w
31
3.土的渗透变形─土由于受渗流作用而发生的破坏
土的渗透破坏主要有流砂（或称流土、翻砂） 和管涌两种。 ⑴流砂─指水向上渗流时，在渗流出口处一定范围 内，土颗粒或其集合体浮扬而向上移动或涌出的现象
32
是否发生流土，可按下述原则来判断： 地下水由下向上流动。 i >icr 若i<icr，不会发生流土破坏 若i=icr，处于临界状态 若i >icr，会发生流土破坏 设计计算时不仅应使i<icr，还需有一定的安全储备， 即
真实渗流与渗流模型中平均流速的关系
11
第二节 渗透力和渗透变形
一、土中渗流的总水头和水力坡降
水在土中流动遵从水力学的连续方程和能量方程。
根据能量方程，相对于任意确定的基准面，土 中一点的总水头h为：
伯努利方程：h=z+hw+hv 动水头hv与流速的平方成正比，由于水在土中 渗流的速度一般很小， hv可以忽略不计。
总水头损失等于各层水 头损失之和
即：
h h1 h 2 h n Hi H 1 i1 H 2 i 2 H n i n
vy kn H
根据达西定律
H
H1
vy k2
H 2
n
由此得：
ky
H H1 k1 H2 k2 Hn kn
28
3
3.隧道开挖时，地下水向隧道内流动
4.渗流对边坡稳定的影响
4
＊典型事故 2003年7月1日凌晨发生的上海轨道交通4号线塌方事故， 直接经济损失1.5亿元左右，3栋建筑物严重倾斜，黄浦江 防汛墙局部塌陷并引发管涌。 事故发生段为地铁董家渡段的两条隧道之间的一条狭小 连接通道，即旁通道，靠黄浦江260米处。 事故发生原因： （1）竖井与旁通道的开挖顺序错误； （2）冷冻设备出现故障导致温度回升； （3）地下承压水导致喷沙。 三方面不利因素遇在一起，最终导致了事故的发生。 典型事故
渗流模型
10
为 了使渗流模型在渗流特性上与真实的渗流相一致，它还应该符 合以下要求： (1) 流量相等：在同一过水断面，渗流模型的流量等于真 实渗流的流量； (2) 压力相等：在任意截面上，渗流模型的压力与真实渗 流的压力相等； (3) 阻力相等：在相同体积内，渗流模型所受到的阻力与 真实渗流所受到的阻力相等。 建立渗流模型后，即可采用液体运动的有关概念和理论对 土体渗流问题进行分析。
管涌
土体内细颗粒通过粗粒形成 的孔隙通道移动
可发生于土体内部和渗流 溢出处
一般发生在特定级配的 无粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口
15
3、 达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的，后来经过 修正后推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的 研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际 工作中还要注意达西定律的适用范围。 大量试验表明: (1) 当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。 在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一 种水流流线互相平行的流动—层流，渗流运动规律符合达西定律，渗 透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图(a) 所示。 (2) 粗颗粒土(如砾、卵石等)的试验结果如图(b)所示。由于其孔隙很 大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流，v-i关系成线 性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将 过渡为不规则的相互混杂的流动形式—紊流，v-i关系呈非线性变化， 达西定律不再适用。
h z hw z
w
12
h z hw
hWA
测压管
测压管
w
hWB
B
w
hA
A
zB
13
B
基准面
h h A hB 总水头差Δh为 水力梯度i─也叫水力梯度或水力坡降，即沿渗流方向单位 流程的水头损失。
zA
i
h L
hB
h
A
总水头线（压力水头线）
二、达西渗透定律
34
2002.8.22湘江大堤望城靖港镇东湖 责任段出现散浸，并有个别散浸点转化为 管涌，经抢险队伍用砂卵石将散浸口和管 涌口压住，其他管涌和也被砂卵石填压。 大堤从凌晨1时出现的险情到下午5点得到 了完全控制。
最大的管涌处
35
36
（3）流土与管涌的比较
流土
现象 位置 土类 土体局部范围的颗粒同时发 生移动 只发生在水流渗出的表层 只要渗透力足够大， 可发生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局部滑动等
h1
h
h2
25
公式：
q 2 π krh
dh dr
分离变量、积分：
得：
r2 r1
q
dr r
q
h2 h1
2 π kh d h
k
π h 2 - h1
2
2
r2 ln r1
如果只有一个观测孔，如只有观测孔1，则 上式的h1和 h2各用h0和 h1代替，r1和r2分别代之以 r0和r1即可。
a
22
公式： 任一时刻t的水头差为h，经时段dt后，细玻璃管中 水位降落dh，在时段dt内流经试样的水量
dQ=－adh
在时段dt内流经试样的水量
dQ=kiAdt=kAh/Ldt
管内减少水量＝流经试样水量
－adh=kAh/Ldt
分离变量、积分
k＝ aL A t 2 t1
aL A t 2 t1
⑴室内测定方法
室内渗透试验有常水头和变水头两种试验方法。 ①常水头渗透试验——整个试验过程中水头差保持不变 适用范围：适用于砂土 试验装置：如图 公式： 时间t内流出的水量
qt q Q v t k iA t k
k VL hAt
21
h L
At
②变水头渗透试验——整个试验过程水头差随时间变化 适用范围：适用于粘土 试验装置：
30
当水向下渗流时，渗透力方向与重力一致，促使土 体压密、强度提高，有利于土体稳定。
当水向上渗流时，渗透力与重力方向相反，当渗透 力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出。
2.临界水力梯度
J
G’
G J
当水向上渗流时，向上的渗透力与土 颗粒的浮重相等时，土颗粒处于失重 或悬浮状态，这时的水力梯度即为临 界水力梯度。
四、渗透力及渗透变形
1.渗透力
水是具有一定粘滞度的液体，当其在土中渗流 时，对土颗粒有推动、摩擦和拖曳作用，它们综合 形成的作用于土骨架的力，即为渗透力。 沿水流方向放置 两个测压管，测压管 水面高差h
h
h1
1 2 h2
土粒对水流的阻 力应为
F
w
hA
29
L
在根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒 对水流的阻力F大小相等，方向相反
⑸水的动力粘滞度
动力粘滞度随水温发生明显的变化。水温愈高， 水的动力粘滞度愈小，土的渗透系数则愈大。 我国国家标准规定以20℃作为标准温度。
k 20 k T T 20
T、20分别为T℃和20℃时水的动力度，可从
国家标准GBJ123─88查得。
20
3.渗透系数的测定方法
渗透系数测定方法有室内测定方法和原位测定方法。
ln
h1 h2
k ＝ 2 .3
lg
h1 h2
23
例题分析
【例3】在变水头渗透试验中，土样高3cm，其横截 面积为32.2cm2，变水头管的内截面积为1.11cm2。 试验开始时总水头差为320cm，1h后降至315cm， 求土样的k值。
【解答】
k aL A t 2 t 1 ln h1 h2
1
k 2 iH
n
2
k n iH
n
由此得：
kx
1 H
k
i 1
i
Hi
27
⑵垂直渗透系数
qy k1 k2 k3 q1y H1 q2y H2 H q3y H3
vy ky vy k1
根据水流连续定理，通过 每一土层的渗流速度相等
q y q 1 y q 2 y q 3 y ... q ny
Fs为安全系数，其取值不一定，但大多数不小于1.5。
33
⑵管涌─指在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒
通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象。
发生管涌，其水力梯度必须超过其临界值。但应 注意，管涌的临界水力梯度与流土的水力梯度不同， 有关的研究工作还不够，尚无公认合适的计算公式。
J F w hA
渗流作用于单位土体的力
j J AL
w hAΒιβλιοθήκη AL i w说明：
渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积 力，其大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流 方向一致，单位为kN/m3。 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种
变化对土体稳定性有显著的影响。
26
4.成层土的平均渗透系数 通过整个土层的总渗流 ⑴水平渗透系数
q1x qx q2x k1 k2 k3
n
H1 H2 H H3
量qx应为各土层渗流量 之总和
q x q1 x q 2 x q n x
q3x
q
i 1
n
ix
达西定律
q x k x iH
q
i 1
ix
k 1 iH
1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究
1、达西渗透实验装置
①直立圆筒。横截面积为A， 上端开口。在圆筒侧壁装有两支 相距为L的侧压管。 ②滤板。滤板上填放颗粒均 匀的砂土。 ③：溢水管。水由上端注入 圆筒，多余的水从此溢出，使 筒内水位维持一恒定值。 ④：短水管。渗透过滤板的 水从此流入⑤。 ⑤量杯。计算渗流量q。 同时读取断面1-1和断面2-2处 的侧压管水头值h1、h2，得到两 断面之间的水头损失△h= (L+h1)
a
320 ln 32 . 2 1 3600 315
7
1 . 11 3
4 . 52 10
cm / s
24
⑵原位测定方法
原位试验能获得较为符合实际情况的土性参数， 对于难以取得原状土样的粗颗粒土尤有重要意义。
试验装置
抽水孔
r0
观测孔1
观测孔2
h0
r1 r2 r3
16
土颗粒周围存在着结合水，结合水因受到分子引力作用而呈 现粘滞性,需要克服结合水的粘滞阻力才能发生渗流。通常把克 服此粘滞阻力所需要的水头梯度，称为粘土的起始水头梯度ib, 只有在达到起始水力梯度后才能发生渗透。
17
三、渗透系数及其测定
1.渗透系数的实用意义
渗透系数k是评价土的渗透性的指标。k值大的 土，渗透性强，反之，渗透性弱。
5
6
7
8
二、渗透模型
实际土体中的渗流 仅是流经土粒间的孔 隙,由于土体孔隙的形 状、大小及分布极为 复杂,导致渗流水质点 的运动轨迹很不规则, 如右图所示。
9
对渗流作如下二方面的简化：
• 一是不考虑渗流路径的迂回曲 折，只分析它的主要流向； • 二是不考虑土体中颗粒的影响， 认为孔隙和土粒所占的空间之总 和均为渗流所充满。
2.1 概述 2.2 渗透力和渗透变形
1
第一节 概述
一、渗透的工程背景
渗透(流):在水位差作用下，水透过土体孔隙发生流动的现象。
1.土坝蓄水后水透过坝身流向下游
石坝
浸润线
土坝蓄水后水透 过坝身流向下游
透水层
不透水层
2
2.渗流对基坑开挖的影响
板桩墙
基坑
透水层
不透水层
上图为软土地基深基坑施工时常用的防渗、护壁围护结 构，在开挖基坑的过程中，通常是基坑外土层中的地下水位高 于基坑内水位而形成水头差，地下水将通过坑外土层绕过板桩 渗入坑内。
14
2、达西定律
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断 面积A及水头损失△h成正比，与断面间距l成反比
v
v=ki
或
O
砂土
i
式中 i=△h/l，称为水力梯度，也称水力坡降 k为渗透系数, 其值等于梯度为1时水的渗透速度，cm/s 。 上式所表示的关系称为达西定律，它是渗透的基本定律。
⑶土的结构和构造
击实土样其渗透系数比分散结构土样大许多。 宏观构造上的成层性及扁平粘粒在沉积过程中的
定向排列，使得粘性土在水平方向的渗透系数往
往远大于垂直方向。
19
⑷土的饱和度
如果土不是完全饱和而有封闭气体存在，土中 封闭气体阻塞渗流通道，使土的渗透系数降低。封 闭气体含量愈多，土的渗透性愈小。
2.渗透系数的影响因素 ⑴土颗粒的粒径、级配和矿物成分
土颗粒的粒径小，渗透系数小； 级配好，渗透系数小； 在含水量相同的情况下，蒙脱石的渗透系数比 高岭石的小，伊利石的渗透系数居于两者之间。
18
⑵土的孔隙比或孔隙率
同一种土，孔隙比或孔隙率大，则土的密实度低， 过水断面大，渗透系数也大；反之，渗透性弱。
i cr
LA w hA
' w
31
3.土的渗透变形─土由于受渗流作用而发生的破坏
土的渗透破坏主要有流砂（或称流土、翻砂） 和管涌两种。 ⑴流砂─指水向上渗流时，在渗流出口处一定范围 内，土颗粒或其集合体浮扬而向上移动或涌出的现象
32
是否发生流土，可按下述原则来判断： 地下水由下向上流动。 i >icr 若i<icr，不会发生流土破坏 若i=icr，处于临界状态 若i >icr，会发生流土破坏 设计计算时不仅应使i<icr，还需有一定的安全储备， 即
真实渗流与渗流模型中平均流速的关系
11
第二节 渗透力和渗透变形
一、土中渗流的总水头和水力坡降
水在土中流动遵从水力学的连续方程和能量方程。
根据能量方程，相对于任意确定的基准面，土 中一点的总水头h为：
伯努利方程：h=z+hw+hv 动水头hv与流速的平方成正比，由于水在土中 渗流的速度一般很小， hv可以忽略不计。
总水头损失等于各层水 头损失之和
即：
h h1 h 2 h n Hi H 1 i1 H 2 i 2 H n i n
vy kn H
根据达西定律
H
H1
vy k2
H 2
n
由此得：
ky
H H1 k1 H2 k2 Hn kn
28
3
3.隧道开挖时，地下水向隧道内流动
4.渗流对边坡稳定的影响
4
＊典型事故 2003年7月1日凌晨发生的上海轨道交通4号线塌方事故， 直接经济损失1.5亿元左右，3栋建筑物严重倾斜，黄浦江 防汛墙局部塌陷并引发管涌。 事故发生段为地铁董家渡段的两条隧道之间的一条狭小 连接通道，即旁通道，靠黄浦江260米处。 事故发生原因： （1）竖井与旁通道的开挖顺序错误； （2）冷冻设备出现故障导致温度回升； （3）地下承压水导致喷沙。 三方面不利因素遇在一起，最终导致了事故的发生。 典型事故
渗流模型
10
为 了使渗流模型在渗流特性上与真实的渗流相一致，它还应该符 合以下要求： (1) 流量相等：在同一过水断面，渗流模型的流量等于真 实渗流的流量； (2) 压力相等：在任意截面上，渗流模型的压力与真实渗 流的压力相等； (3) 阻力相等：在相同体积内，渗流模型所受到的阻力与 真实渗流所受到的阻力相等。 建立渗流模型后，即可采用液体运动的有关概念和理论对 土体渗流问题进行分析。
管涌
土体内细颗粒通过粗粒形成 的孔隙通道移动
可发生于土体内部和渗流 溢出处
一般发生在特定级配的 无粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口
15
3、 达西定律的适用范围
达西定律是由砂质土体(中砂、细砂、粉砂等)实验得到的，后来经过 修正后推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的 研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际 工作中还要注意达西定律的适用范围。 大量试验表明: (1) 当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。 在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一 种水流流线互相平行的流动—层流，渗流运动规律符合达西定律，渗 透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线，如图(a) 所示。 (2) 粗颗粒土(如砾、卵石等)的试验结果如图(b)所示。由于其孔隙很 大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流，v-i关系成线 性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速增大，渗流将 过渡为不规则的相互混杂的流动形式—紊流，v-i关系呈非线性变化， 达西定律不再适用。
h z hw z
w
12
h z hw
hWA
测压管
测压管
w
hWB
B
w
hA
A
zB
13
B
基准面
h h A hB 总水头差Δh为 水力梯度i─也叫水力梯度或水力坡降，即沿渗流方向单位 流程的水头损失。
zA
i
h L
hB
h
A
总水头线（压力水头线）
二、达西渗透定律
34
2002.8.22湘江大堤望城靖港镇东湖 责任段出现散浸，并有个别散浸点转化为 管涌，经抢险队伍用砂卵石将散浸口和管 涌口压住，其他管涌和也被砂卵石填压。 大堤从凌晨1时出现的险情到下午5点得到 了完全控制。
最大的管涌处
35
36
（3）流土与管涌的比较
流土
现象 位置 土类 土体局部范围的颗粒同时发 生移动 只发生在水流渗出的表层 只要渗透力足够大， 可发生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局部滑动等
h1
h
h2
25
公式：
q 2 π krh
dh dr
分离变量、积分：
得：
r2 r1
q
dr r
q
h2 h1
2 π kh d h
k
π h 2 - h1
2
2
r2 ln r1
如果只有一个观测孔，如只有观测孔1，则 上式的h1和 h2各用h0和 h1代替，r1和r2分别代之以 r0和r1即可。
a
22
公式： 任一时刻t的水头差为h，经时段dt后，细玻璃管中 水位降落dh，在时段dt内流经试样的水量
dQ=－adh
在时段dt内流经试样的水量
dQ=kiAdt=kAh/Ldt
管内减少水量＝流经试样水量
－adh=kAh/Ldt
分离变量、积分
k＝ aL A t 2 t1
aL A t 2 t1
⑴室内测定方法
室内渗透试验有常水头和变水头两种试验方法。 ①常水头渗透试验——整个试验过程中水头差保持不变 适用范围：适用于砂土 试验装置：如图 公式： 时间t内流出的水量
qt q Q v t k iA t k
k VL hAt
21
h L
At
②变水头渗透试验——整个试验过程水头差随时间变化 适用范围：适用于粘土 试验装置：
30
当水向下渗流时，渗透力方向与重力一致，促使土 体压密、强度提高，有利于土体稳定。
当水向上渗流时，渗透力与重力方向相反，当渗透 力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出。
2.临界水力梯度
J
G’
G J
当水向上渗流时，向上的渗透力与土 颗粒的浮重相等时，土颗粒处于失重 或悬浮状态，这时的水力梯度即为临 界水力梯度。
四、渗透力及渗透变形
1.渗透力
水是具有一定粘滞度的液体，当其在土中渗流 时，对土颗粒有推动、摩擦和拖曳作用，它们综合 形成的作用于土骨架的力，即为渗透力。 沿水流方向放置 两个测压管，测压管 水面高差h
h
h1
1 2 h2
土粒对水流的阻 力应为
F
w
hA
29
L
在根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒 对水流的阻力F大小相等，方向相反
⑸水的动力粘滞度
动力粘滞度随水温发生明显的变化。水温愈高， 水的动力粘滞度愈小，土的渗透系数则愈大。 我国国家标准规定以20℃作为标准温度。
k 20 k T T 20
T、20分别为T℃和20℃时水的动力度，可从
国家标准GBJ123─88查得。
20
3.渗透系数的测定方法
渗透系数测定方法有室内测定方法和原位测定方法。
ln
h1 h2
k ＝ 2 .3
lg
h1 h2
23
例题分析
【例3】在变水头渗透试验中，土样高3cm，其横截 面积为32.2cm2，变水头管的内截面积为1.11cm2。 试验开始时总水头差为320cm，1h后降至315cm， 求土样的k值。
【解答】
k aL A t 2 t 1 ln h1 h2
1
k 2 iH
n
2
k n iH
n
由此得：
kx
1 H
k
i 1
i
Hi
27
⑵垂直渗透系数
qy k1 k2 k3 q1y H1 q2y H2 H q3y H3
vy ky vy k1
根据水流连续定理，通过 每一土层的渗流速度相等
q y q 1 y q 2 y q 3 y ... q ny