土的渗透性及有效应力原理(改).ppt

第三章 土中的水土的渗透性土的有效应力原理,土中的水,一、土中的水和气体,1.土中的水,二、土的结构及其联结,1.粗粒土及粉土的结构,土的结构：土中颗粒及其集合物的堆积方式和相互联结方式。,粉 土：蜂窝结构,生成时重力起主要作用，颗粒之间以机械作用为主。,粗粒土：单粒结构,粘土颗粒,水分子,极 性,2.土中的气体,2.粘性土的结构,结构类型：,颗粒间的作用力：范德华力、库仑力等。,特 点：粘聚力和可塑性。,3.不均匀土的混合结构,分散结构：淡水,絮凝结构：海水,4.土的结构变化,（1）砂土的振动密实和液化,1964年6月16日日本新瀉7.5级地震,三、饱和土的孔隙水压及有效应力,1.土中的孔隙水压和有效应力,?,或,2.有效应力原理及其意义,或,（1）,（2）土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。,（Terzaghi，1923）,1925年，土力学,Karl Von Terzaghi(18831963),土力学之父,1943年，理论土力学,四、土的渗透性及土体中的渗流,1.土中的渗流,水头：单位重量的水所具有的能量。,水力梯度（坡降）:,2.Darcy定律,法国工程师Darcy，1856,层流状态下,水头：单位重量的水所具有的能量。,水力梯度（坡降）,总水头线,总水头势水头压力水头动水头,2.渗透系数的影响因素及侧定方法,（1）影响因素,土颗粒的粒径、级配和矿物成分,孔隙比或孔隙率,土的结构和构造,土的饱和度,水的动力粘滞度,（2）测定方法,常 水 头,变 水 头,抽水试验,五、渗流作用下土体中的有效应力计算,1.静水压时的有效应力,2.渗流向下时的有效应力,3.渗流向上时的有效应力,4.渗透力与临界水力梯度,单位体积渗透力:,b-b,a-a,b-b截面,a-a截面,b-b,a-a,b-b截面,a-a截面,b-b,a-a,b-b截面,a-a截面,临界水力梯度,渗透力,六、饱和粘土的渗透固结理论,渗 透,固 结,consolidate压 缩,饱和粘土：渗透性差，变形持续时间长,土粒在静水或缓慢流水环境中沉积，并经化学作用形成的粘性土或粉土。,砂 土,饱和粘土,1.Terzaghi一维（单向）固结理论,固结模型,固结过程,一维固结方程,基本假设：,（1）粘土层均质、饱和,（2）土粒和水不可压缩,（3）水的渗透和土的压缩只沿竖向发生（一维固结）,（4）渗透服从Darcy定律，且k保持不变,（5）压缩系数av保持不变,（6）外荷载一次瞬时施加,1,砂,砂,饱和粘土,1,单元体内水量的变化dQ,Darcy定律,单元体体积的变化dV,由dQ=dV 建立固结方程,固结系数,初始条件,边界条件,双面排水,时间因素,无量纲,H的确定,双面排水时，取粘土层厚度的一半。,单面排水时，取粘土层的厚度。,2.固结度及饱和粘土地基的沉降过程,（1）固结度,一点处的固结度,有效应力,平均固结度,地基沉降,适用范围,a.双面排水,b.单面排水且附加应力 沿深度均匀分布,（2）单面排水时的固结度计算,（3）粘性土的沉降过程,主固结,次固结,