土渗透性和渗流问题

u v2 hz
w 2g
h z u
w
水力梯度（坡降） i h h h 土渗透性和A渗流问题 B LL
土的渗透性
渗透试验（室内）
三、渗透系数及其确定方法
1.常水头试验————整个试验过程中 水头保持不变
适用于透水性大（k>10-3cm/s）的土，
例如砂土。
时间t内流出的水量
VqtkiAtkhAt L
z k1
hi
vH i ki
h vH
1 (Hi 1 )
kz
H ki
v
k2 k3
kz
vH kz
vHi ki
H
k z H i k i 土渗透性和渗流问题
承压水
Δh x
H1 H2 H H3
土的渗透性
五.层状地基的等效渗透系数
条件
已知 等效 推定
水平渗流情形
q qi;H Hi;
ii
i
h L
H1,H2...k;1...
qkxiH
kx
1 H
kiHi
土渗透性和渗流问题
垂直渗流情形 q1 q2 ... q; v1 v2 ... v;
h hi;H Hi
H1,H2...k;1,k2...
h vkzi kz H
k z
H Hi
ki
二维渗流与流网 一、稳定渗流场中的拉普拉斯方程
连续性条件
1. 基本方程
z
deqvxd zvzdx
概述
Teton坝
1976年6月5 日上午10:30 左右，下游坝 面有水渗出并 带出泥土。
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
11：00左右 洞口不断扩 大并向坝顶 靠近，泥水 流量增加
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
11:30 洞口继续向上扩大， 泥水冲蚀了坝基， 主洞的上方又出现 一渗水洞。流出的 泥水开始冲击坝趾 处的设施。
k＝2.3Ata2 Lt1lghh12
－adh=kAh/Ldt
分离 积土渗变 分透性量和渗流问k题＝Ata2 Lt1
lnh1 h2
土的渗透性
四、影响渗透系数的因素
1.土粒大小与级配
细粒含量愈多，土的渗透性愈小，例如砂土中粉粒及粘粒含量愈多时，砂土 的渗透系数就会大大减小。
2.土的密实度
同种土在不同的密实状态下具有不同的渗透系数，土的密实度增大，孔隙比 降低，土的渗透性也减小。
do q (v x v x xd)d x z (v z v z zd)d zxv x
dqe dqo
vx vz 0 x z
vz
vz z
dz
vx
vx x
dx
vz
x
达西定律
假定 kx kz
h vxkxx;
h vzkzz
kx x2h2 kz z2h2 0
2h x2
2h z2
0
特点
①与kx, kz无关
Laplace方程
i
h L
1
qx qi x
q1x
HHi
等效渗透系数:
q2x
qx=vxH=kxiH
q3x
Σqix=ΣkiiiHi
1
kx
1 H
kiHi
土渗透性和渗流问题
2 Δh x
z k1 k2
H1 H2 H
k3
H3
2 不透水层 L
土的渗透性
五.层状地基的等效渗透系数
竖直渗流:
条件:
vi v
hhi
HHi
等效渗透系数: vi = ki (Δhi/Hi)
《土质学与土力学》
土渗透性和渗流问题
第四章 土的渗透性和渗流问题
☆ 概述 ☆ 土的渗透性 ☆ 二维渗流与流网 ☆ 渗透力和渗透变形
土渗透性和渗流问题
概述
在水头差作用下
孔隙水
渗透：水透过土 体孔隙的现象
渗透性：土允许 水透过的性能称 为土的渗透性
造成水量损失，影响工程效益
引起土体内部应力状态的变化，从而改变水 土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成 破坏事故
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
11：50左右 洞口扩大加速， 泥水对坝基的冲 蚀更加剧烈。
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
11:57 坝坡坍塌， 泥水狂泻而下
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
12：00过后 坍塌口加宽
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
洪水扫过下游 谷底，附近所 有设施被彻底 摧毁
3.水的动力粘滞系数
动力粘滞系数随水温发生明显的变化。水温愈高，水的动力粘滞系数愈小， 土的渗透系数则愈大。
k20kTT 20
4.土中封闭气体含量
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。
土渗透性和渗流问题
土的渗透性
五.层状地基的等效渗透系数
水平渗流
条件:
ii
本章将主要讨论水在土体中的渗透 性及渗透规律，以及渗透力、渗透变 形等问题。土渗透性和渗流问题
概述
土石坝坝基坝身渗流
不透水层
透水层
渗流量 渗透变形
土渗透性和渗流问题
概述
板桩围护下的基坑渗流
板桩墙 基坑
透水层 不透水层
渗水压力 渗流量 渗透变形
土渗透性和渗流问题
概述
水井渗流 Q
天然水面
不透水层
土渗透性和渗流问题
土渗透性和渗流问题
k VL hAt
土的渗透性
2.变水头试验————整个试验过程水头随时间变化
适用于透水性差，渗透系数小的 粘性土
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
dV=－adh
在时段dt内流经试样的水量
dV=kiAdt=kAh/Ldt
管内减少水量＝流经试样水量
②满足它的是两个共轭调合函数
——势函数和流函数 描述渗流场内部的测管水头的分布，
土渗透性和渗流问题
是平面稳定渗流的基本方程式
透水层
渗流量
概述
渠道渗流
渗流量
渗流时地下水位
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
损失： 直接8000万美元，起诉 5500起，2.5亿美元， 死14人，受灾2.5万人， 60万亩土地，32公里铁
路
概况：
土坝，高90m，长1000m，建于 1972-75年，1976年6月土渗透失性和事渗流问题
原因： 渗透破坏－水力劈裂
O 砂土
i
服结合水的粘滞阻力
v
后才能发生渗透;同时
渗透系数与水力坡降 的规律还偏离达西定
vkiib
律而呈非线性关系
百度文库
达西定律适用于层
0
起始水
ib
密实粘土 i
流，不适用于紊流 力坡降 土渗透性和渗流问题
土的渗透性
uA w
hA zA
总水头线
L
h
uB w
hB
zB
水头：单位重量的水所具有的能量。 总水头＝势水头＋压力水头＋动水头
土渗透性和渗流问题
概述
Teton坝
失事现场目 前的状况
土渗透性和渗流问题
土的渗透性
一、达西定律
结论：
水在土中的渗透速度与试 样的水力梯度成正比 达西定律 v=ki
土渗透性和渗流问题
土的渗透性
二、达西定律适用范围与起始水力坡降
达西定律
讨论：
v ki
v
砂土的渗透速度与水
v=ki
力梯度呈线性关系
密实的粘土，需要克