土力学 土的渗透性及渗流ppt课件.ppt
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1、第二章 土的渗透性及渗流问题,一、土的渗透性permeability及土中渗流seepage,2. 土中渗流与工程的关系,(1) 渗透变形(破坏)问题,因渗流造成土体变形甚至破坏。,(2) 渗流量的问题,土坝坝身、坝基、渠道等的渗漏水量估算;,基坑开挖渗水量及排水量计算;,水井供水量估算。,1. 土的渗透性,土中孔隙相互连通,使土具有使水或其他液体通过的性质称为土的渗透性。,基坑开挖中的渗流问题,降水前的地下水位,控制因降水产生的土层变形,避免对周围建(构)筑物、道路、地下管线等产生不良影响。,水头 hydraulic head:单位重量的水所具有的能量。,二、 土的渗透定律Darcy定律,总
2、水头,势水头,静水头,动水头,测压管水头,孔隙水压,渗流速度,1. 渗流中的总水头和水力梯度,(1)基本原则,连续性原理,能量方程(Bernoulli方程),(2)总水头和水力梯度,位置水头,压力水头,速度水头,土中渗流速度通常较小,可忽略,水力梯度(水力坡降)hydraulic gradient:单位流程的水头损失。,总水头线,测压管 piezometer tube,A,B,流程(渗流路径),水力梯度,3. Darcy渗透定律,在层流sheet flow状态下,有,(Darcy ,1856),平均流速,流量,土的截面积,渗透系数,水力梯度,(2)Darcy定律是计算分析土的渗流、渗透固结问题
3、的重要基础。,Henry Philibert Gaspard Darcy (1803-1858) 1803年6月10日出生于法国第戎(Dijon)。他于18391840年设计和主持建造了第戎镇的供水系统(比巴黎早20年)。,砂,滤 板,碎 石,(1)v=q/A称为平均流速 discharge velocity,它不是渗流的真实速度。因为A不是真正的过水面积,而且土中的实际渗流路径是非常复杂的。,cm/s,cm/s,1)砂土及一般黏性土中的渗流通常为层流,故Darcy定律适用。,2)砾及以上的粗粒土在水力梯度较大时形成紊流, Darcy定律不适用。,3)黏性很强的致密黏土,水力梯度较小时不发生渗
4、流,且v-i之间为非线性关系。,(3)Darcy定律的适用范围,(通常,工程中仍近似采用此关系。),使用时,可简化为,适用于砂土,二、 渗透系数coefficient of permeability及测定方法,(1)常水头渗透试验constant head permeability test,由Darcy定律,由于,可得渗透系数,1. 渗透系数测定方法,温度为T 时的渗透系数,标准温度下的渗透系数,粘滞系数,(2)变水头渗透试验 falling head permeability test,适用于黏性土,2)渗流速度计算,3)水力梯度计算,1)由Darcy定律,4)求渗透系数,水头下降,t1时
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