土力学第三章课件

1、河海大学河海大学 岩土工程研究所岩土工程研究所Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University第三章第三章 土的渗透性土的渗透性3-1 3-1 概概 述述3-2 3-2 达西渗透定律达西渗透定律3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定3-4 3-4 二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的孔隙在静水和有渗流情况下的孔隙 水应力和有效应力原理水应力和有效应力原理3-1 3-1 概概 述述渗透渗透：在水位差的作用下，水透过土体

2、孔隙的现象。：在水位差的作用下，水透过土体孔隙的现象。土的渗透性土的渗透性：土具有被水透过的性能。：土具有被水透过的性能。三相系三相系多孔介质多孔介质孔隙流体孔隙流体孔隙流体流动孔隙流体流动能量差能量差浸润线浸润线透水层透水层不透水层不透水层渗流量渗流量渗透变形渗透变形土石坝坝基坝身渗流土石坝坝基坝身渗流3-1 3-1 概概 述述透水层透水层不透水层不透水层板桩墙板桩墙基坑基坑板桩围护下的基坑渗流板桩围护下的基坑渗流渗流量渗流量渗透变形渗透变形3-1 3-1 概概 述述渗流量渗流量渗流时地下水位渗流时地下水位渠道渗流渠道渗流3-1 3-1 概概 述述地下洞室渗漏问题地下洞室渗漏问题3-1 3-

3、1 概概 述述垃圾填埋场雨水入渗引起地下水污染垃圾填埋场雨水入渗引起地下水污染3-1 3-1 概概 述述渗流滑坡渗流滑坡3-1 3-1 概概 述述香港宝城滑坡香港宝城滑坡 19721972年年7 7月某日清晨，香港宝城路附月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅住宅-宝城大厦，顷刻间宝城大厦宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。角约五层住宅。死亡死亡7 7人。人。Early 1972 滑坡前滑坡前June 1972 滑坡后滑坡后

4、渗透所引起的问题：渗透所引起的问题：1. 水的问题；水的问题；2.土的问题。土的问题。3-1 3-1 概概 述述3-2 3-2 达西渗透定律达西渗透定律kiLhkvkiAvAq一、一、达西渗透定律达西渗透定律ivo砂土砂土ibivo密实粘土密实粘土vcrvkivc iivo砾土砾土3-2 3-2 达西渗透定律达西渗透定律一、一、达西渗透定律达西渗透定律1vvqvAvevvAAneAAvkiAvAqeevnvv13-2 3-2 达西渗透定律达西渗透定律一、一、达西渗透定律达西渗透定律ewRvdRe/0.52wdvmm1ewRvd3-2 3-2 达西渗透定律达西渗透定律一、一、达西渗透定律达西渗透

5、定律3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定常水头试验法常水头试验法变水头试验法变水头试验法井孔抽水试验井孔抽水试验井孔注水试验井孔注水试验室内试验测定方法室内试验测定方法野外试验测定方法野外试验测定方法（一）（一）常水头法常水头法AhtVLk 一、一、试验室内测定渗透系数试验室内测定渗透系数tV3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定2112ln)(hhttAaLk2112lg)(3 . 2hhttAaLk（二）（二）变水头法变水头法1122thth3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定一、一、试验室内测定渗透系数试验室内测定渗透系数3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定

6、一、一、试验室内测定渗透系数试验室内测定渗透系数常水头试验常水头试验变水头试验变水头试验条件条件已知已知测定测定计算计算取值取值h=consth变化变化h，A，LV，t重复试验后，取均值重复试验后，取均值a，A，Lh，t1221lnhaLkhA ttVLkAht不同时段试验，取均值不同时段试验，取均值适用适用粗粒土粗粒土粘性土粘性土（三）影响土的渗透系数的因素（三）影响土的渗透系数的因素3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定一、一、试验室内测定渗透系数试验室内测定渗透系数土的种类土的种类土的级配土的级配孔隙比孔隙比结构结构(kf土体特性、流体特性）l水的动力粘滞系数水的温度水的动力粘滞系

7、数水的温度l饱和度（含气量）饱和度（含气量） 对对k k影响很大，封闭气泡影响很大，封闭气泡3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定(四四)土工膜的垂直渗透土工膜的垂直渗透系数系数土工膜是一种透水性很土工膜是一种透水性很低，可视为基本不透水低，可视为基本不透水材料，为了评价其防渗材料，为了评价其防渗性能，也常要求测定其性能，也常要求测定其渗透性。我国目前的测渗透性。我国目前的测试规范所列方法仍以达试规范所列方法仍以达西定律为基础，测试仪西定律为基础，测试仪器如右器如右图图。3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定(四四)土工膜的垂直渗透系数土工膜的垂直渗透系数按该装置，土工膜试样固定在标号按该装置，土

8、工膜试样固定在标号8处，试样容器处，试样容器10和连通和连通管内部充满无空气水。体变管的上部充有颜色油，试验时通管内部充满无空气水。体变管的上部充有颜色油，试验时通过气源过气源1和高压阀和高压阀3逐渐加压，由于有水渗过土工膜，体变管逐渐加压，由于有水渗过土工膜，体变管内的油面下降，油面下降速率稳定后，开始测读和记录体变内的油面下降，油面下降速率稳定后，开始测读和记录体变管读数。油面下降相应的体积即为通过试样的渗出水量。设管读数。油面下降相应的体积即为通过试样的渗出水量。设在时段在时段t内渗出水量为内渗出水量为w，土工膜的渗透系数，土工膜的渗透系数km，经过水温，经过水温修正后可由下式计算：修正

9、后可由下式计算：式中式中h土工膜两侧水位差土工膜两侧水位差.2020)(TmhAtWk地下水位地下水位测压管水面测压管水面抽水量抽水量q qdhdrrhh1h2r1r2观察井观察井优点：可获得现场较为可优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数靠的平均渗透系数 缺点：费用较高，耗时较缺点：费用较高，耗时较长长二二、现场测定渗透系数现场测定渗透系数抽水法抽水法不透水层不透水层透水层透水层井井2Arhidh dr2dhqAkirh kdr2drqkhdhr22112rhrhdrqkhdhr212221ln r rqkhh3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定三三、成层土的渗透系数成层土的渗透系数

10、3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定等效渗透系数确定各层的确定各层的k ki i根据渗流方向确定等效渗流系根据渗流方向确定等效渗流系数数天然土层多呈层状天然土层多呈层状三三、成层土的渗透系数成层土的渗透系数（一）渗流与层面平行（一）渗流与层面平行niixnxxxxqqqqq121niiixHkHk11xxqk iHxiix iiqk i H1nxix iiik iHk i H3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定nyyyyqqqq21（二）渗流与层面垂直（二）渗流与层面垂直yyyhqk iAkAHiiyiy iiyihqk i AkAHiiyyihhkkHHiyiyihHkkh

11、H三三、成层土的渗透系数成层土的渗透系数3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定（二）渗流与层面垂直（二）渗流与层面垂直12nhhhh 12121212112212112iyiyniiniyinnyynynniniiyyynyhHkkhhh HHHhhhkhHHHHhhhkhkhkhHHHHHHkkkkiyiyihHkkh H三三、成层土的渗透系数成层土的渗透系数3-3 3-3 渗透系数的测定渗透系数的测定3-4 3-4 二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征一一、稳定渗流场中的拉普拉斯方程稳定渗流场中的拉普拉斯方程yxxyxyqqqqqdxqdyxy0yxqqdxdyxy2222xxx

12、 xxxxhkdyqk i dyxxxxkhhhdykdykdyxxxx22yy yyqk i dxhkdxyyyyxyqxqxxqqdxxyyqqdyyh02222yhxh22220 xyhhkkxy3-4 3-4 二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征一一、稳定渗流场中的拉普拉斯方程稳定渗流场中的拉普拉斯方程 就渗流问题来说，就渗流问题来说，一组曲线称为一组曲线称为等势线等势线，在任一条等势线上各点在任一条等势线上各点的总水头是相等的；另的总水头是相等的；另一组曲线称为一组曲线称为流线流线，它，它们代表渗流的方向。等们代表渗流的方向。等势线和流线交织在一起势线和流线交织在一起形成的网格叫

13、形成的网格叫流网流网。二二、流网及其特征流网及其特征02222yhxh3-4 3-4 二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征 对于各向同性的渗透介质，流网具有下列特征：对于各向同性的渗透介质，流网具有下列特征：（1）流线与等势线彼此正交；）流线与等势线彼此正交；（2）每个网格的长宽比为常数；）每个网格的长宽比为常数；（3）相邻等势线间的水头损失相等；）相邻等势线间的水头损失相等；（4）各流槽的渗流量相等。）各流槽的渗流量相等。二二、流网及其特征流网及其特征3-4 3-4 二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流所引起的稳定问题：渗流所引

14、起的稳定问题：（1） 土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题；土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题；（2） 整体稳定问题。整体稳定问题。渗流力渗流力：渗透水流：渗透水流施于单位土体内土施于单位土体内土粒上的拖曳力，也粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压称渗透力、动水压力。力。一一、渗流力的概念渗流力的概念h000hwL贮水器贮水器土样土样滤网滤网a bh2h2h1h13-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性土样土样acbd研究对象：abcd内孔隙水。wwwwswwWVVVab112()wUhh b20wUh a土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力Fsh2h0h1h0h2wh02whh

15、01whh1whWwWw0wh12whhFsFsABCDABCDU1U2ABCDabWwFsU1U2 以网格中的孔隙水以网格中的孔隙水为研究对象为研究对象一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡0sin1swFWUsin)(21abbhhFwws2112()swwwhhhFhh babb ha ahhh12sin一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性 渗流力的大小与水力梯度成正比，渗流力的大小与水力梯度成正比，其作用方向与渗流（或流向）方向一致其作用方向与渗流（或流向）方向

16、一致，是一种体积力，常以，是一种体积力，常以kN/m3计。计。iahabFfwwssswFb hswjfi一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性wji一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性大小：大小：方向：与渗流方向一致方向：与渗流方向一致作用对象：土骨架作用对象：土骨架h2h0h1h0h2wh02whh01whh1whWW12whhABCDABCDU1U2ABCDabWwJU1U2satwwWabababWWWRFs 以网格中的整个土以网格中的整个土体（包括土粒与孔隙水体（包括土粒与孔隙水)为研究对象为研

17、究对象112()wUhh b20wUh a一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流问题，两种力的组合：渗流问题，两种力的组合：（1）土粒为考察对象；）土粒为考察对象；J，W（2）土体为考察对象；）土体为考察对象；W, U一一、渗流力的概念渗流力的概念3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性二二、渗透变形渗透变形（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式流土流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。而流失的现象。它主要发生在地基或土

18、坝下游渗流溢出处。管涌管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。它主要发生在砂砾土中。道中发生移动并被带出的现象。它主要发生在砂砾土中。3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式流土与管涌的比较流土与管涌的比较 流土流土土体局部范围的颗粒同时发生移土体局部范围的颗粒同时发生移动或局部土体表面隆起动或局部土体表面隆起管涌管涌只发生在水流渗出的表层只发生在水流渗出的表层只要渗透力足够大，只要渗透力足够大，可发生在任何土中可发生在任何土中破坏过程短破坏过程短导致下游

19、坡面产生局部滑动等导致下游坡面产生局部滑动等现象现象位置位置土类土类历时历时后果后果土体内细颗粒通过粗粒形成土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动的孔隙通道移动可发生于土体内部和渗流可发生于土体内部和渗流溢出处溢出处一般发生在特定级配的一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土无粘性土或分散性粘土破坏过程相对较长破坏过程相对较长导致结构发生塌陷或溃口导致结构发生塌陷或溃口二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式管管涌涌土土 土土非非管管涌涌土土发发展型管展型管涌土 涌土 非非发发展型管展型管涌土涌土过管管涌涌型型土土 土土

20、渡渡型型土土 流流土土型型土土 二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式一般粘性土一般粘性土流土流土无粘性土无粘性土渗透变形的形式与土的颗粒组成、级配和密度渗透变形的形式与土的颗粒组成、级配和密度等因素有关。等因素有关。过渡性土过渡性土渗透变形的形式与土的密度有关。渗透变形的形式与土的密度有关。二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式P 35%P 35%流流土型 土型 级级配不配不连连续续P 25%P 5 5流流土土型型二二、渗透变形渗透变形3-5

21、 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（一）渗透变形的形式（一）渗透变形的形式03030505035035D dD d管径法D d管涌型 涌型 D Dd ddd过过渡型渡型级级配配连连续续OPOPOPOPOPOPOPOPP P 1.1P1.1P 流流土型 土型 细细料料含含量量法P 0.9P 管法P 0.9P 管涌型 涌型 P P0.9P0.9P 1.1P 1.1P 过过渡型渡型020020D = 0.63ndD = 0.63nd2 2OPOPP= 0.3 - n+ 3n1- nP= 0.3 - n+ 3n1- n二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定

22、性1、流土型土的临界水力梯度、流土型土的临界水力梯度wji（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度19.89.81 11swwsGGne)1)(1 (79. 0)1()1 (2420CDnnniLcr1 1crsiGnj 二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性 scrFiii Fs: 安全系数安全系数 i : 容许梯度容许梯度ie icr :土体处于稳定状态土体处于稳定状态土体发生流土破坏土体发生流土破坏土体处于临界状态土体处于临界状态设

23、计时：设计时：2、管涌型土的临界水力梯度、管涌型土的临界水力梯度2052)1)(1(2 . 2ddnGiscr（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（1）临界水力梯度与不均匀系数的关系）临界水力梯度与不均匀系数的关系3、临界水力梯度的试验资料、临界水力梯度的试验资料5 10 15 20 25 30 35 401.51.00.50icrCu流土流土过渡过渡管涌管涌（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（2）临界水力梯度与细料含量的关系）临

24、界水力梯度与细料含量的关系3、临界水力梯度的试验资料、临界水力梯度的试验资料（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性（3）临界水力梯度与渗透系数的关系）临界水力梯度与渗透系数的关系 对于不均匀的土，如对于不均匀的土，如果透水性强，抵抗渗透变果透水性强，抵抗渗透变形的能力就差；如果透水形的能力就差；如果透水性弱，抵抗渗透变形的能性弱，抵抗渗透变形的能力就强。力就强。3、临界水力梯度的试验资料、临界水力梯度的试验资料（二）土的临界水力梯度（二）土的临界水力梯度二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力

25、及渗透稳定性（1）减小水力梯度；）减小水力梯度；（2）在渗流逸出处加盖压重或设反滤层，或在建筑）在渗流逸出处加盖压重或设反滤层，或在建筑物下游设置减压井、减压沟等，使渗透水流有畅通物下游设置减压井、减压沟等，使渗透水流有畅通的出路。的出路。（三）防止渗透变形的措施（三）防止渗透变形的措施二二、渗透变形渗透变形3-5 3-5 渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力 把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为把饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力孔隙水应力，常以，常以u表示。表示。w

26、whu一一、饱和土体中的孔隙水应力和有效应力饱和土体中的孔隙水应力和有效应力ANs把通过粒间的接触面传递的应力称为把通过粒间的接触面传递的应力称为有效应力有效应力。FSFSNSNS A：Aw：As：土单元的截面积土单元的截面积颗粒接触点的截面积颗粒接触点的截面积孔隙水的截面积孔隙水的截面积SwSwA= A + AA= A + Auuu uuuu()ssANAA u(1)SsNAuAAu)1 (3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力一一、饱和土体中的孔隙水应力和有效应力饱和土体中的孔隙水应力和有效应力aa二二、在静水条件下水平面上的孔

27、隙水应力和有效应力在静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力12wsathh12wwwuhhh121222wsatwsatwuhhhhhh h2h1粘土层粘土层satsat水水 w w12wsathh1whw12w12u =u = h + hh + hw w1 12 2u u = = h h + + h h2h3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力sat 12sathh地下水位下降引起地下水位下降引起 增大的部分增大的部分h h1 1h h2 2= =-u-uu=u=w wh h2 2u=u=w wh h2 2地下水位下降会引起地下

28、水位下降会引起增大，土会产生增大，土会产生压缩，这是城市抽水压缩，这是城市抽水引起地面沉降的一个引起地面沉降的一个主要原因。主要原因。二二、在静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力在静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力（一）渗流方向由上向下（一）渗流方向由上向下hwh12wsathh12wwwuhhhh121222wsatwsatwwwuhhhhhhhhh h2h1砂层，排水砂层，排水粘土层粘土层satsat水水 w w12wsathh1wh12wuhhh2whh12wuhhh三三、在稳定

29、渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力力3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力（二）渗流方向由下向上（二）渗流方向由下向上12wsathh12wwwuhhhh121222wsatwsatwwwuhhhhhhhhh hhwh2h1砂层，承压水砂层，承压水粘土层粘土层satsat水水 w w12wsathh1wh12wuhhh12wuhhh2whh3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力三三、在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应

30、力和有效应在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力力（二）渗流方向由下向上（二）渗流方向由下向上hhwh2h1砂层，承压水砂层，承压水粘土层粘土层satsat水水 w w20whh 2wwhijh3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力三三、在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应在稳定渗流作用下下水平面上的孔隙水应力和有效应力力静水条件和渗流情况下的应力情况比较静水条件和渗流情况下的应力情况比较12wsathh1wh12wuhh2h12wsathh1wh12wuhhh2whh12wsathh1wh2whh12wuhhh

31、3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力 流网绘出以后，渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管中的流网绘出以后，渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管中的水柱高度水柱高度(或称压力水头）乘以水的重度得到。或称压力水头）乘以水的重度得到。四四、根据流网确定孔隙水应力根据流网确定孔隙水应力 当计算点位于下游静水位以下时，按照测压管中水柱高度算出的孔隙水当计算点位于下游静水位以下时，按照测压管中水柱高度算出的孔隙水应力是由两部分组成的：其一是由下游静水位产生的孔隙水应力，通常将这应力是由两部分组成的：其一是由下游静水位产生的孔隙

32、水应力，通常将这一部分孔隙水应力称为静孔隙水应力；其二是由渗流所引起的，即超过静水一部分孔隙水应力称为静孔隙水应力；其二是由渗流所引起的，即超过静水位的那一部分测压管水柱所产生的孔隙水应力位的那一部分测压管水柱所产生的孔隙水应力,通常将这一部分孔隙水应力称通常将这一部分孔隙水应力称为超静孔隙水应力。为超静孔隙水应力。注意注意：土体的超静孔隙水应力：土体的超静孔隙水应力除可由渗流产生以外，荷载除可由渗流产生以外，荷载（动的或静的）也能够在土体（动的或静的）也能够在土体内引起超静孔隙水应力。内引起超静孔隙水应力。3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水

33、应力和有效应力【例题例题33】如图所示，若地基上的如图所示，若地基上的土粒比重土粒比重Gs为为2.68，孔隙率，孔隙率n为为38.0， 试求试求：（1）a点的孔隙水应力和有效应力；点的孔隙水应力和有效应力；（2）渗流逸出处）渗流逸出处12是否会发生流是否会发生流土？土？（3）图中网格）图中网格9，10，11，12上的渗上的渗流力是多少？流力是多少？3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力a点在第二根等势线上，因此，该点点在第二根等势线上，因此，该点的测压管水位应比上游水位低的测压管水位应比上游水位低h=0.8m，从图中直接量得下游静，

34、从图中直接量得下游静水位至水位至a点的高差点的高差 ha=10m，而超过，而超过下游静水位的高度应为下游静水位的高度应为 ha=h-h8-0.87.2 m。则则a点测压管中的水位高度点测压管中的水位高度 hw ha+ ha= 10+7.2=17.2 m。所以，所以，a点的孔隙水应力为点的孔隙水应力为 u=whw=9.817.2=168.56 kPa（1）由图中可知，上下游的水位差）由图中可知，上下游的水位差h=8m，等势线的间隔数，等势线的间隔数N10，则相邻两等势线间的水头损失则相邻两等势线间的水头损失h=h/10=8/10=0.8m。3-6 3-6 在静水和有渗流情况下的在静水和有渗流情况下的孔隙水应力和有效应力孔隙水应力和有效应力其中由下游静水位引起的静孔隙水应其中由下游静水位引起的静孔隙水应力为力为 u= w ha=9.810=98 kPa而由渗流引起的超静孔隙水应力为而由渗流引起的超静孔隙水应力为u= w ha=9.8 7.2=70.56 kPaa点的总应力为点的总应力为 w h1+ sat (ha-h2) 其中土的饱和重度其中土的饱和重度satsat9.8= w1+(Gs-1)(1