土的渗流性和渗流问题习题与

1、第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。2.浸透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的浸透速度越小，颗粒越粗的土，浸透系数数值越大。3.土体拥有被液体透过的性质称为土的浸透性或透水性。4.一般来讲，室内浸透试验有两种，即常水头法和变水头法。5.渗流损坏主要有流砂和管涌两种基本形式。6.达西定律只合用于层流的状况，而反应土的透水性的比率系数，称之为土的渗透系数。7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。8.浸透力是一种体积力。它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。二、名词解说1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒遇到的渗

2、流作使劲。2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、挪动的现象。3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。为单位长度上的水头损失。4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。三、选择题1.流砂产生的条件为：（D）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度（A）1kN/m3（B）2kN/m3ICr时，动水力G大小为：（C）D（C）10kN/m3（D）20kN/m33.反响土透水性质的指标

3、是（D）。（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）浸透系数4.以下有关流土与管涌的观点，正确的说法是（C）。（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性损坏，管涌属渐进式损坏（D）流土属渗流损坏，管涌不属渗流损坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反应（D）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）浸透系数6.发生在地基中的以下现象，哪一种不属于浸透变形（A）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.部下对于渗流力的描绘不正确的选项是（D）。（A）其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向

4、一致（B）是一种体积力，其量纲与重度的量纲同样（C）流网中等势线越密集的地区，其渗流力也越大（D）渗流力的存在对土体稳固老是不利的8.以下哪一种土样更简单发生流砂（B）（A）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂（C）粉质黏土（D）黏土9.成层土水平方向的等效浸透系数与垂直方向的等效浸透系数的关系是（A）。（A）（B）=（C）10的土中。（2）水力条件：动水力能带动细颗粒在孔隙间转动或挪动。防治原则：（1）改变几何条件，在渗流逸出部位铺设反滤层。（2）改变水力条件，降低水力梯度，如打板桩。4.简述影响土的浸透性的要素主要有哪些。答：（1）土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及

5、其形状，因此影响土的浸透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，浸透性就大。砂土中含有较多粉土及黏土颗粒时，其浸透系数就大大降低。（2）联合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会堵塞土的孔隙，降低土的浸透性。（3）土的结构结构。天然土层通常不是各向同性的，在浸透性方面常常也是这样。如黄土拥有竖直方向的大孔隙，因此竖直方向的浸透系数要比水平方向大得多。层状黏土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的浸透系数要比竖直方向大得多。（4）水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，进而也影响到土的浸透性。5.为何室内浸透试验与现场测试得出的浸透系数有较大差异答：室内试验和现场试验浸透系数有较大差

6、异，主要在于试验装置和试验条件等有关，即就是和浸透系数的影响要素有关，详见上一题。6.为何流线与等势线老是正交的答：在稳固渗流场中，取一微单元体，并假设水体不行压缩，则依据水流连续原理，单位时间内流入和流出微元体的水量应相等，即dqe=dq0。进而获得：即为二维渗流连续方程，从中由数学知识，可知流线和等势线正交。7.流砂与管浮现象有什么差异和联系答：在向上的渗流力作用下，粒间有效应力为零时，颗粒群发生悬浮、挪动的现象称为流砂（土）现象。这类现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中，一般拥有突发性、对工程危害大。在水流浸透作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中挪动，以致流失；跟着土的孔

7、隙不断扩大，渗流速度不停增添，较粗的颗粒也接踵被水渐渐带走，最后致使土体内形成贯穿的渗流管道，造成土体塌陷，这类现象称为管涌。它多发生在砂性土中，且颗粒大小差异大，常常缺乏某种粒径，其损坏有个时间发展过程，是一种渐进性质损坏。详细地再说，管涌和流砂的差异是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度，而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度状况下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处，而管涌发生的部位可在渗流逸出处，也可在土体内部；（3）流砂发生在水流方向向上，而管涌没有限制。8.浸透力都会惹起哪些损坏答：渗流惹起的浸透损坏问题主要有两大类：一是因为渗流力的作用，使土体颗粒流失或局部土体产生挪动，致使土

8、体变形甚至失稳；二是因为渗流作用，使水压力或浮力发生变化，致使土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌，后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等结构物整体失稳。六、计算题1.如图41所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。（1）已土样2底面cc为基准面，求该面的总水头和静水头；（2）已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求bb面的总水头和静水头；3）已知土样2的浸透系数为0.05cm/s，求单位时间内土样横截面单位面积的流量；4）求土样1的浸透系数。图41（单位：cm）图42（单位：cm）解：如图41，此题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，有关几何参数列于图

9、中。1）以c-c为基准面，则有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm2）已知hbc=30%hac，而hac由图2-16知，为30cm，因此hbc=30%hac=30=9cmhb=hchbc=909=81cm又zb=30cm，故hwb=hbzb=8130=51cm3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2=k2hbc/L2=9/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s=h/L=（h-h）/L=（30-9）/30=，并且由连续性条件，q/A=ki=ki（4）i1ab1acbc11122k1=k2i2/i1=0.021cm/s2.某浸透装置如图42所示。砂的浸透系数；砂的浸

10、透系数；砂样断面积A=200，试问：（1）若在砂与砂分界面处安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高（2）砂与砂界面处的单位渗流量q多大解：（1）设所求值为，砂样和砂样的高度分别为和。因各断面的渗流速度相等，故有即（2）砂与砂界面处的单位渗流量q为：3.定水头浸透试验中，已知浸透仪直径，在渗流直径上的水头损失，在60s时间内的渗水量，求土的浸透系数。解：4.图43为一板桩打入透土层后形成的流网。已知透水土层深，浸透系数板桩打入土层表面以下，板桩前后水深如图43所示。试求：（1）图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力；（2）地基的单位透水量。图43板桩墙下的渗流图解：（1）a、e点位于水面，故b、d位于土层表面，其孔隙压力分别为：点位于板桩底部，该点的水