《工程地质与土力学》第七章：土的渗透性.pptVIP

,第七章 土的渗透性,本章教学要求： 1、掌握达西定律的物理意义和渗透系数的确定方法 2、理解渗透力和临界水力坡降的概念，掌握确定方法。 3、了解管涌、流土的物理现象及其产生原因。 水的渗透将引起渗漏和渗透变形两方面的问题。 渗漏造成水量损失，影响闸坝蓄水的工程效益； 渗透变形将引起土体内部应力状态发生变化，从而改变其稳定条件，甚至危及整个建筑物的安全。 因此本章主要讨论水在土中渗透的基本规律、渗透性指标及土体的渗透变形问题。,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,二、达西定律 1856年，法国科学家达西对不同粒径砂土作试验时，发现水流在层流状态时，水的渗透速度与水力坡度成正比。其表达式为：,第七章 土的渗透性,达西定律适用于层流状态。在实际工程中，对砂性土和较疏松的粘性土，如坝基和灌溉渠的渗透量以及基坑、水井的涌水量均可用达西定律来解决。但在大砾、卵石地基或填石坝体中，渗透速度很大。此时达西定律便不再适用，如图7.2,渗透流速与水力坡降的关系（a）砂土：（b）密实粘土图7.2：（c）砾类,第七章 土的渗透性,四、渗透系数 1、常水头试验法 该值是衡量土体渗透性强弱的一个重要力学性质指标，测定的方法分为室内和现场试验测定。 室内渗透试验其原理，有常水头和变水头两种。常水头渗透试验适用于粗粒土（砂质土），变水渗透试验适用于细粒土（粘性土和粉质土）。常水头试验就是在试验过程中，水头保持为一常数（图3）。计算公式为,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,2、变水头试验法 变水头试验就是在试验过程中，渗透水头随时间而变化的一种试验方法，如图4,第七章 土的渗透性,式中： 土样的渗透系数，cm/s； 变水头管截面积，cm2； 渗径，等于试样高度，cm； 开始时水头，cm； 终止时水头，cm； 土样的横截面积，cm2； 3、影响渗透系数的原因 （1）土粒大小和级配 （2）土的孔隙比,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,封闭气体含量 土中封闭气体含量愈多，会使土的渗透通路愈小，渗透系数减小。故试验时应充分饱和土样降低土中封闭气体的影响。,第七章 土的渗透性,一、渗透力 水流在渗透过程中会遇到土颗粒的阻力作用。 根据牛顿第三定律，水对土颗粒必将产生一个相等的反作用力。 我们将渗流作用在单位土体上的力称为单位渗透力，简称渗透力，以j表示。见图7 则 j= 式中： 水力坡降； 水的重度，KN/cm3。,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,渗透力是一种体积力，其大小与水力坡降成正比。 方向与渗流作用方向一致。图7-8表示渗流对闸基的作用。 在渗流进口处A点，渗流自上而下，与土重方向一致，渗透力起增大重量作用，对土体稳定有利。 在渗透近似水平的B点，渗透力与土的重力方向正交，使土粒产生向下游动的趋势，对土体稳定不太有利，在渗流的出逸点C，渗流方向自下而上，与土重方向相反。渗透力起减轻土重作用。 土体极可能失去稳定，发生渗透破坏，这就是引起渗透变形的根本原因。,图8 渗流对闸基土的作用,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,图9 流土的危害（a）河堤覆盖层下流砂涌出现象： （b）流砂涌向 基坑引起房屋不均匀下沉的现象,第七章 土的渗透性,图10 坝基发生管涌的现象,第七章 土的渗透性,7.2.3 渗透变形的判别,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,图11 心墙坝的粘土截水槽示意图,第七章 土的渗透性,第七章 土的渗透性,图13 水平粘土铺盖示意图,第