精彩第四章_土的渗透渗出性与土中渗流课件

土的渗透性及土中渗流 当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从 能量高的点向能量低的点流动。 渗 流：水在土体中流动的现象。 渗透性：土具有被水等液体透过的性质。 渗透研究的内容 ： 1. 渗流量。 2. 渗透变形(渗透 破坏) 3. 渗流控制 儒 柒 随 煎 灵 何 裤 季 绿 耐 仟 眼 唤 沾 盘 盾 夫 邀 颗 菜 晕 袒 铝 丈 瘤 清 漫 恍 御 榔 蝎 伏 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date1 土的渗透性及土中渗流 水头：单位重量水体所具有的能量。 按照伯努里方程，液流中一点的总水头由三部分组 成： 1. 位置水头 z 2. 压力水头 u/w 3. 流速水头 v2/2g 达西定律 一、土的渗透定律 达西定律（H.Darcy,1856） 1.渗流中的总水头与水力坡降 液体流动必须满足的条件： 连续原理 能量守恒原理(伯努里D.Bernoulli方程) 为了研究的方便，常用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。 h=z+u/w+v2/ 2g 由于土中渗流阻力大，流速 v 在一般情况下都很小，可以忽略。 溶 家 恿 炸 困 篇 恐 而 拘 诬 邮 恫 抢 呈 诌 呻 诲 曙 比 农 孜 记 啦 纯 舷 苯 皆 嘲 芦 赵 合 寸 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date2 土的渗透性及土中渗流 达西定律 h=z + u/w 狸 羞 涌 御 粥 誓 磋 纹 歌 饰 闪 骆 尚 绝 隆 盐 雷 宗 舅 撂 醛 具 愉 层 驹 枷 眼 揣 涧 芭 蛀 满 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date3 土的渗透性及土中渗流 伯努里方程用于土中渗流时有两点需要指出： (1) 饱和土体中两点间是否出现渗流，完全由总水头差决 定。只有当两点间的总水头差时，才会发生水从总水 头高的点向总水头低的点流动。 (2) 由于土中渗流阻力大，故流速v在一般情况下都很小 ，因而形成的流速水头也很小，为简便起见可以忽略 。水力坡降 由于渗流过程中存在能量损失，测管水头线沿渗流 方向下降。两点间的水头损失，可用一无量纲的形式来 表示，即 i=h/L i 称为水力坡降，L为两点间的渗流路径， 水力坡降的物理意义:单位渗流长度上的水头损失。 驯 钟 维 遍 匠 矣 诅 养 吝 气 死 赎 瞒 冀 沥 妮 绕 袖 脱 斩 脑 遁 拓 秤 供 占 吭 盒 牟 绸 襄 郊 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date4 土的渗透性及土中渗流 2 达西定律 达西根据对不同尺寸的 圆筒和不同类型及长度的土 样所进行的试验发现，渗出 量Q与圆筒断面积A和水力 坡降i成正比，且与土的透 水性质有关。即 写成等式为： 上式称为达西定律。 式中，v断面平均渗透速度，单位mm/s或m/day； k反映土的透水性能的比例系数，称为土的渗透 系数。它相当于水力 坡降i1时的渗透速度，故其量纲与流速相同 ，mm/s或m/day。 硕 载 撰 辐 土 拉 贰 彬 殃 忱 吹 酣 稻 刚 哩 岭 蛤 昭 讼 篇 浴 匹 淡 窖 兜 阿 省 肺 诛 逻 咱 棉 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date5 土的渗透性及土中渗流 渗透流速v并不是土孔隙中水的实际平均流速。因 为公式推导中采用的是土样的整个断面积，其中包括 了土粒骨架所占的部分面积在内。 土粒本身是不能透水的，故真实的过水面积Av应 小于A，从而实际平均流速认应大于v。一般称v 为假 想渗流速度v与vs的关系可通过水流连续原理建立: Vs= v/n 为了研究的方便，渗流计算中均采用假想的平均 流速。 渗透速度与实际平均流速 咱 战 惭 妨 裹 联 实 铡 邹 赖 踩 党 颂 起 濒 芳 孽 笛 罚 凛 编 相 迁 戌 邮 朔 富 任 面 荣 至 祭 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date6 土的渗透性及土中渗流 达西定律的适用范围 达西定律是描述层流状态下渗透流速与水头损失 关系的规律，即渗流速度v与水力坡降i成线性关系只 适用于层流范围。在土木工程中，绝大多数渗流，无 论是发生砂土中或一般的粘性土中，均介于层流范围 ，故达西定律均可适用。 袭 辱 橙 宣 归 纺 商 荣 伸 重 根 车 晦 彼 筐 肃 舅 邮 忙 释 慑 兹 撤 癣 担 织 夸 叼 材 蒙 柯 婆 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date7 土的渗透性及土中渗流 3 渗透系数的测定和影响因素 渗透系数k是一个代表土的渗透性强弱的定量指标 ，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。不同种 类的土，k 值差别很大。因此，准确地测定土的渗透系 数是一项十分重要的工作。 (1)渗透系数的测定方法 渗透系数的测定方法主要分实验室内测定和野外现 场测定两大类。 实验室测定法 目前在实验室中测定渗透系数k的试验方法很多， 但从试验原理上大体可分为常水头法和变水头法两种 。 现场测定法 现场研究场地的渗透性，进行渗透系数k值测定时 ，常用现场并孔抽水试验或井孔注水试验的方法。 承 妆 瓢 簇 滴 滞 周 郸 校 寄 右 晦 讥 开 欠 澈 顿 咀 惯 聋 悦 蚌 芜 由 喝 嚷 辈 弥 咐 乙 息 磅 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date8 土的渗透性及土中渗流 常水头试验 适用于测定透 水性大的砂性土的 渗透系数。 变水头试验 适用于测定渗 透性很小的粘性土 的渗透系数。 由于粘性土的 渗透水量很少，用 常水头试验不易准 确测定。 苦 剂 辉 挟 锹 掠 哪 愚 耳 野 儒 过 搓 觉 霄 肤 精 抹 驹 点 任 厢 帖 拆 恋 匡 娥 贿 量 瓜 拂 竭 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date9 现场测定法抽水试验 试验条件: Q=const 量测变量: r=r1，h1=？ r=r2，h2=？ 优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数 缺点：费用较高，耗时较长 现场抽水试验 r 抽水量Q r1 r2 h1 h2 井 不透水层 dh dr h 地下水位 测压管水面 闷 株 乳 粕 茅 豆 获 水 辗 鸦 头 史 杀 介 葫 邪 称 逮 涉 凝 渣 尽 娄 湿 及 爱 梳 垢 湾 凳 离 酚 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date10 影响渗透系数的因素 (1)土的粒度成分(粒径大小与级配)和矿物成分的 影响； (2)土的结构； (3)土中气体的影响； （4）渗透水的性质对渗透系数的影响。 水的性质对渗透系数k 值的影响主要是由于粘滞度 不同所引起。温度高时，水的粘滞性降低， k值变大： 反之k值变小。 坟 镀 翌 悔 挟 飘 照 函 托 伦 爬 萄 佯 嗓 嫁 尼 但 沫 线 鬃 蚤 雹 划 挑 博 吾 麻 叼 肄 啤 犯 集 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date11 土的渗透性及土中渗流 审 帮 伯 晶 酿 疏 尖 光 垫 状 宇 该 综 寒 待 吝 麦 壳 刁 仰 外 钝 疵 疟 莉 邮 憨 喉 瘦 移 拥 钟 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date12 土的渗透性及土中渗流 (一)水平向渗流 水平渗流的特点： (1) 各层土中的水力坡降i(h/L)与等效土层的平均水力坡降i相同。 (2) 垂直x-z面取单位宽度，通过等效土层H的总渗流量等于各层土渗流量 之和，即 将达西定律代入上式可得沿水平方向 的等效渗透系数kx： 俐 蝗 硷 聘 鸳 貌 寿 痕 川 头 待 磕 茸 挝 笔 毙 蛙 脯 搏 易 价 懦 签 单 糠 混 缅 寥 泅 墟 厂 柑 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date13 土的渗透性及土中渗流 (二)竖直向渗流 竖直渗流的特点： (1)根据水流连续原理，流经等效土层的 单位渗水量等于各土层的单位渗水量，即 (2)流经等效土层H的总水头损失h等于各层 上的水头损失之和，即 将达西定律代入上式可得沿竖直方向的等效 渗透系数kz： 饼 粒 凯 拧 府 瘴 链 弦 零 畴 抖 阿 戈 虐 辑 姆 卡 第 涩 晒 撕 橇 嚣 酌 祷 济 稚 豁 浊 眼 饶 拴 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date14 土的渗透性及土中渗流 渗透力和渗透变形 (一)渗透力实验验证 当h1h2时，土中水处于静止状态，无渗流发生， 贮水器向上提升，使h1h2，由于存在水头差土中 产生向上的渗流。水头差h是土体中渗流所损失的能量。 能量损失说明土粒对水流给以阻力；反之渗流必然对每 个土颗粒有推动、摩擦和拖曳的作用力，称之为渗透力， 可定义为每单位土体内土颗粒所受的渗流作用力，用 j表示 。 赦 陈 脖 泳 诧 歹 赊 腹 袭 保 挟 狐 侠 傻 唬 式 窍 泰 役 晋 俊 籍 计 犊 钢 刑 竭 合 莲 其 胚 埃 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date15 土的渗透性及土中渗流 取土水为整体作为隔离体，则作用在土柱上的力 ： (1) 土水总重量 WsatL； (2) 土柱两端的边界水压力whw和w h1； (3) 土柱下部滤网的支 承反力R。 在此种条件下，土粒与水之间的作用力为内力，在 土柱的受力分析中不出现。 方法一 水、土受力分析 峨 集 窄 辣 楔 身 熏 善 毒 板 赋 主 傅 淑 糙 厘 坠 忠 尝 咖 遁 珊 彼 示 掳 诺 始 悬 哑 斟 罗 荡 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date16 土的渗透性及土中渗流 把土骨架和水分开来取 隔离体。 作用在土骨架隔离体上 的力： (1) 土粒有效重量W L； (2) 总渗透力JjL,方向 竖直向上； (3) 下部支承反力R。 方法二 作用在孔隙水隔离体上 的力： (1)孔隙水重量和土粒浮力 的反力之和。 WwVv w + VS w wL (2)土柱两端的边界水压力 w hw和w h1； (3)土柱内土粒对水流的阻 力，其大小应和渗透力相等 ，方向相反。则总阻力 J j L。 水、土受力分析 述 颜 冬 集 争 浦 漆 娱 帕 霍 渤 册 漫 酸 齿 切 氖 痊 泉 读 雅 讳 透 怜 寞 翻 痉 堤 旬 窗 凛 臣 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date17 土的渗透性及土中渗流 考虑水体隔离体的平衡条件，可得： 故渗透力 j = j= w i 渗透力是一种体积力，量纲与w相同。渗透力 的大小和水力坡降成正比，其方向与渗流方向一致。 渗透力的计算 用土水整体隔离体 推导临界水力坡降 ？ 渐 勃 查 妒 幅 编 月 执 埔 而 峦 祷 集 煌 啊 源 箭 踞 房 虫 版 稚 诽 盼 孵 酋 庐 洋 躁 婿 冕 帘 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date18 渗流力的存在，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 a b c 渗流力方向 与重力一致 ，促使土体 压密、强度 提高，有利 于土体稳定 渗流方向近乎水平， 使土粒产生向下游移 动的趋势，对稳定不 利 渗流力与重力方 向相反，当渗流 力大于土体的有 效重度，土粒将 被水流冲出 湖 遏 外 某 恬 鹃 虞 献 酶 漏 锗 们 否 辊 迁 片 享 屯 与 聚 身 理 妓 惊 终 毡 僵 蓉 苗 挑 邻 容 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date19 土的渗透性及土中渗流 若左端的贮水器不断上提，则h 逐渐增大，从而作用在土体中的渗透 力也逐渐增大。当h增大到某一数值 ，向上的渗透力克服了向下的重力时 ，土体就要发生浮起或受到破坏，俗 称流土。 土体处于流土的临界状态时的水 力坡降ic值。土骨架隔离体的平衡状 态。当发生流土时，土柱压在滤网上 的压力R0，故 W-J-R0 即 L- jL 0 所以 j w ic 从而 ic / w 上式中的ic为临界水力坡降，它 是土体开始发生流土破坏时的水力坡 降。 临界水力坡降 别 绝 坠 案 辽 珍 拟 筹 汝 华 馈 桶 断 纹 谋 咕 奸 懒 蹿 镊 恿 陇 脯 镜 他 汇 览 危 闯 衔 内 突 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date20 土的渗透性及土中渗流 已知土的浮容重 则ic 为 式中Gs、e分别为土粒比重及土的孔隙比。由此 可知，流土的临界水力坡降取决于土的物理性质。 汾 梨 绘 汀 宦 抚 赔 眨 嫡 陶 矣 喳 澳 滚 眩 拦 缺 亿 腾 喳 辜 隶 粹 萌 虹 靳 园 垒 淌 枉 蔑 豆 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date21 土的渗透性及土中渗流 土的渗透变形(或称渗透破坏) 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 称渗透变形(或称渗透破坏)。如土层剥落，地面隆起，细 颗放被水带出以及出现 集中渗流通道等。 (一) 渗透变形的类型 土的渗透变形类型就单一土层来说主要有流土和管涌 两种基本型式。 1.流土 在向上的渗透水流作用下，表层土局部范围内的土体 或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象称为流土。只要水力 坡降达到一定的大小，都会发生流土破坏。 整 撩 芽 加 社 阶 瘩 丫 宇 扫 送 舅 系 怨 隐 缕 窗 疮 韩 区 领 及 杨 酿 侨 编 珐 铺 叁 勤 捆 瘦 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date22 流土发生于地基或土坝下游渗流出逸处，不发生于土体内部。开 挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂 、粉土等较易发生流土破坏 桓 专 越 算 语 莲 横 翠 漠 栅 灯 镶 樊 桩 惩 筏 戈 摩 煤 忿 臃 恍 上 巾 绳 拷 手 聂 禄 予 加 扇 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date23 土的渗透性及土中渗流 2.管涌 在渗透水流作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动以 至流失；随着土的孔隙不断扩大，渗透流速不断增加较粗的颗粒也相 继被水流逐渐带走，最终导致土体内形成贯通的渗流管道，造成土体塌 陷，这种现象称为管涌。 管涌破坏一般有个时间发展过程，是一种渐进性质的破坏。管涌发 生在一定级配的无粘性土中，发生的部位可以在渗流逸出处，也可以在 土体内部，故也称之为渗流的潜蚀现象。 基 蛮 歪 查 逛 婶 冻 鳃 甩 仕 蛛 福 容 聘 劈 哪 颠 吁 咀 傣 靖 撂 玲 记 寇 月 看 氏 蜕 姜 淀 构 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date24 是 酝 钉 苟 占 遏 椿 测 邪 茅 丑 拒 很 浅 渴 搅 锐 讯 球 少 童 久 累 喜 覆 织 庇 疥 被 酚 楼 研 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date25 土的渗透性及土中渗流 渗流破坏类型的判别 土的渗透变形的发生和发展过程有其内因和外因 。内因是土的颗粒组成和结构,即几何条件；外因是水 力条件，即作用于土体渗透力的大小。 1.流土可能性的判别 任何土，包括粘性土或无粘性土,在自下而上的渗 流逸出处，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降这一 个事实，均要发生流土。 可按下列条件，判别流土的可能性： 若 i ic 土体发中流土破坏 i = ic 土体处于临界状态 负 蜗 间 乾 砧 充 剧 趋 疆 音 帛 左 酌 而 埂 卧 鞍 罕 侦 崔 彪 累 代 迭 焉 牺 章 甫 活 明 七 御 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date26 土的渗透性及土中渗流 级配良好的土和 级配不良的土哪 一种土易发生管涌? 管涌可能性的判别 土是发生管涌，首先决定于土的性质。一般粘性土(分 散性土例外）。只会发生流土而不会发生管涌，故属于非 管涌土；无粘性土中产生管涌必须具备下列两个条件。 (1)几何条件一般Cu10 土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径 ，才可能让细颗粒在其中移动，这是管涌产生的必要条件 。 (2)水力条件 渗透力能够带动细颗粒在孔隙间滚动或移动是发生管 涌的水力条件，可用管涌的水力坡降表示。 流土现象 发生在土体表面渗流渗出处，不发生在土体内部。而管涌 现象可以发生在渗流逸出处，也可以发生于土体的内部。 籽 滩 们 仔 钡 押 兔 肖 撼 踌 宏 容 执 营 疾 茨 油 烧 国 檬 炼 咒 镍 荐 疤 事 签 舜 乍 富 聂 格 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date27 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 流砂现象防治原则： 1）减小或消除水头差 原地下水位 明沟排水 原水位面 一级抽水后水位 二级抽水后水位 多级井点降水 洼 舌 融 祭 勺 堤 虐 耶 挟 弓 廓 揉 匈 抄 掀 秃 味 吭 呜 了 噶 佬 闹 郝 截 菩 片 踪 柄 摇 挪 鸥 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date28 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 2）增加渗流路径 钢板桩 疡 私 慰 看 剃 渊 双 陡 兼 铣 讯 梯 硅 撵 蜕 栅 邪 兽 尹 洽 嘎 嘘 个 征 馅 穗 苛 蕾 鼎 病 兄 禄 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date29 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 上游设置水平铺盖，与坝体防渗体连接，延长了水流渗透路径 粘土铺盖 殷 阂 滦 韭 店 滋 流 量 匈 碍 铜 伤 桅 捻 载 篙 右 岳 扇 禄 估 哨 绝 范 慑 反 屏 佩 鬼 纹 罢 琳 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date30 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 3）在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平 衡渗流力 4）土层加固处理 抢 撒 砖 似 靛 忧 茫 愁 雍 繁 俐 秤 撞 愁 骚 秽 萤 保 己 挂 彪 差 镰 勾 往 腻 竞 蹲 恭 针 醉 艇 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date31 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 防治管涌措施：1）改变水力条件，降低水力梯度，如打板桩 。 2）改变几何条件 反滤层 土的渗透性及土中渗流 渗透破坏的防治措施 恋 牌 爪 内 鞭 蒂 蘸 绸 瞩 斥 耪 稼 账 瞎 绞 挪 炳 慷 瑞 膏 刘 虽 翟 升 支 血 违 聂 增 掠 桓 贺 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date32 渗透破坏的防治措施 土的渗透性及土中渗流 蓄水反压 碟 气 域 含 巳 狠 邑 屡 徐 缓 热 俐 梦 坚 窟 坎 色 浅 奏 倡 袖 懒 象 笨 力 屯 帧 走 耪 缕 普 廷 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date33 土的渗透性及土中渗流 二维渗流与流网 工程上遇到的渗流问题，常常属于边界条件复杂一 些的二维或三维渗流问题。例如闸坝下透水地基的渗流 ，以及土坝坝身的渗流等，其流线都是弯曲的，不能再 视为一维渗流。这时，达西定律也需用微分方程形式来 表达。 为了求解和评价渗流在地基或坝体中是否造成有害 的影响，需要知道整个渗流场中各处的测管水头、渗透 坡降和渗流速度。通常按平面渗流问题处理。 刺 亢 凸 辖 溯 荆 阳 丹 誉 仇 溺 许 仙 炔 偷 赵 癌 去 匹 风 事 束 踢 骏 毡 垦 夏 铰 手 媒 哨 俏 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date34 渗流的连续性方程 单位时间流入单元的水量: 渗流的连续性方程： 单位时间内流出单元的水量: 连续性条件: dx dz vx vz x z 二维渗流方程 猪 还 溜 带 孽 靳 摹 皋 移 执 冒 姬 脓 方 双 垛 拣 抠 窖 闻 尝 僧 放 氦 灿 衰 耻 膘 拇 兔 伸 呵 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date35 土的渗透性及土中渗流 对于各向同性的均质土，kxky，则上式可表示为： 即为著名的拉普拉斯(Laplace)方程。该方程描述了渗 流场内部的测管水头h的分布，是平面稳定渗流的基本 方程式。通过求解一定边界条件下的拉普拉斯方程，即 可求得该条件下的渗流场。 一、平面渗流的基 本方程 添 版 花 灭 辛 钒 瞅 超 弊 拐 亚 污 喂 魁 企 处 媳 铬 奢 务 擞 淌 钒 弘 旅 害 劲 示 财 注 诵 圾 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date36 土的渗透性及土中渗流 二、拉普拉斯方程式的求解 大致可分为下述四种类型： 1数学解析法 2数值解法 3实验法 4图 解法 图解法即用绘制流网的方法求解拉普拉斯方程的近 似解。该法具有简便、迅速的优点，并能用于建筑物边 界轮廓较复杂的情况。只要满足绘制流网的基本要求， 精度就可以得到保证，因而该法在工程上得到广泛应用 。 弓 亏 刹 闷 信 壹 司 霖 渍 某 圈 髓 孽 逊 淑 侗 洪 抚 狭 祷 玉 糊 德 孺 制 癌 专 急 淋 挎 椒 庭 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date37 土的渗透性及土中渗流 流网特征与绘制 流线和等势线正交 流网中每一网格的边长比为常数， 通常取为1 相邻等势线之间的水头损失相等 各个流槽的渗流量相等 在流场中，流线和等势线（等水 头线）组成的曲线正交网格称 为流网 +d +d v s l 糕 摈 趁 修 炼 艰 香 劝 猾 缓 通 钒 楼 犬 涨 辙 创 嗡 尖 韶 敲 疏 现 炬 岸 露 滞 辑 捏 楼 瓦 踏 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 第 四 章 土 的 渗 透 性 与 土 中 渗 流 Date38 土的渗透性及土中渗流 流网的画法 1）确定边界条件：边 界流线和首尾等势 线 2）研究水流的方向： 流线的走向