土力学课件：第2章 土的渗透性

1、 土的渗透性土的渗透性：土的孔隙是连续的，在水头差作：土的孔隙是连续的，在水头差作用下，水透过土体孔隙而在孔隙内流动的现象。用下，水透过土体孔隙而在孔隙内流动的现象。不同的土，水渗透的难易程度不同。 水流动时，其中任一质点的运动轨迹，称为水流动时，其中任一质点的运动轨迹，称为流线流线,如相邻两质点的流线互不相交，则该水流谓之如相邻两质点的流线互不相交，则该水流谓之层流层流；反之如流线相交，则水中出现漩涡，使水流形成不规反之如流线相交，则水中出现漩涡，使水流形成不规则状态，称为则状态，称为紊流紊流。层流：地下水发生在土中孔隙或微小裂隙的流动，速度不大。紊流：地下水发生在岩石的裂隙或空洞中的流动，

2、速度较大。地下水运动的两种形式地下水运动的两种形式层流和紊流层流和紊流第二章第二章 土的渗透性土的渗透性上式即为达西定律上式即为达西定律vki第一节第一节 达西渗透定律达西渗透定律 1.达西定律表达式达西定律表达式tALhkQ称为称为水力梯度水力梯度iLh/单位时间单位时间(秒秒)内渗流量为内渗流量为q kiAq kiAq 达西把渗透速度写成 水在土中的渗透流速， 是在一单位时间流过 一单位面积的水量（cms） v令令K土的渗透系数 适用于砂土适用于砂土起始水力梯度，为曲线b在i轴上的截距。1vk ii1i2.粘性土的达西定律粘性土的达西定律对粘性土，流速对粘性土，流速与梯度关系如图与梯度关系

3、如图表达式表达式：vki第一节第一节 达西渗透定律达西渗透定律 3.渗透系数渗透系数k含义与测定方法含义与测定方法vkiK是是指指i=1时的渗透流速时的渗透流速，单位为，单位为 (cms)K值只能用试验测得，具体方法值只能用试验测得，具体方法土力学试验土力学试验第六章第六章第一节第一节 达西渗透定律达西渗透定律 2.渗流力大小推到渗流力大小推到1）截取研究体：设想一个用二条等水位线AB、CD和二条流线AC、BD限定的单位厚度的土单元体ABCD如图 。AB=b，AC=a2）研究对象：孔隙水第二节第二节 渗流力渗流力j 1.渗流力的定义渗流力的定义：是指水流通过渗透而作用在土体上的力或者是渗透水流

4、施加于单位土体内土粒的拖曳力。 第二节第二节 渗流力渗流力/sF3）受力分析(1)单元土体中孔隙水重力及浮力的反作用力，方向竖直向下wwwswvabVVV(2)在AB和CD上的水压力合力，方向与流向一致 bhhw)(21(3)渗流力的反作用力 方向与水流方向相反 /sF水流方向平衡方程有0)(sin/21sFbhhabww第二节第二节 渗流力渗流力总渗流力0)(sin/21sFbhhabwwsFsF/sF= -bhhabFwws)(sin21ahhh12sinhbwsF=单位土体的渗流力的大小 iabFjws方向：与水流方向一致单位：kN/cm3 第二节第二节 渗流力渗流力外荷载外荷载 总应力

5、总应力 1.孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力饱和土孔隙中充满水，由土颗粒和饱和土孔隙中充满水，由土颗粒和水组成。并由土骨架和孔隙水共同水组成。并由土骨架和孔隙水共同承担外荷载。承担外荷载。第二节第二节 饱和土有效应力原理饱和土有效应力原理1.孔隙水应力：孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水承担或传递的应力 2. 有效应力：通过粒间接触面传递或由颗粒骨架承担的应力 。大小定义为：把研究平面内所有粒间接触面上接触力的法向分力之和除以所研究平面的总面积 。wwhuANs/hwhw uuAAANss1uAANAss)(wSAAA 土单元的断面积土单元的断面积A A颗粒接触点的面积颗粒接触点的面积 As孔隙水的断面积孔隙水的断面积 Aw断面竖向力平衡：断面竖向力平衡：饱和土有效应