土的渗透性与土中渗流详解图文丰富

第2章

土的渗透性与土中渗流§2.1土中渗流的工程意义§2.2渗流理论§2.3渗透力与渗透变形§2.4渗流工程问题与处理措施2.1土中渗流的工程意义

浸润线流线等势线下游上游土坝蓄水后水透过坝身流向下游H隧道开挖时，地下水向隧道内流动

在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗流

§2.2渗流理论

一、达西定律1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究结论：水在土中单位时间的渗流量与圆筒断面积A及水头损失Δh成正比，与断面距离L成反比渗透试验播放q=kAΔh/L达西定律i为水力梯度v=q/A=kΔh/L=kiΔ二、达西定律适用范围与起始水力梯度达西定律讨论：砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系

密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透;同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系

ib起始水力梯度虚直线简化达西定律适用于层流，不适用于紊流v=kiivO砂土0iv密实粘土§2.3渗透力与渗透变形一、渗透力和临界水力梯度1.渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力h2h1h21L沿水流方向放置两个测压管，测压管水面高差h水流流经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为h土粒对水流的阻力应为

土样面积根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反渗流作用于单位土体的力说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3

渗透力的存在，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abc渗透力方向与重力一致，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，当渗透力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出2.临界水力梯度icr———使土体开始发生渗透变形的水力梯度GJ当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力梯度即为临界水力梯度或

在工程计算中，将土的临界水力梯度除以某一安全系数K(2～3)，作为允许水力梯度[i]。设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力梯度控制在允许梯度[i]内二、技渗透忙变形渗透那水流现将土偷体的半细颗娱粒冲仰走、遵带走讨或局分部土训体产愧生移立动，票导致餐土体投变形帆——晨——辽—渗透镇变形向问题叮（流战土，吩管涌对）1.流土——淹在渗肝流作嗓用下呆，局胖部土果体表周面隆兼起，叫或某巷一范耐围内斧土破粒群牢同时庭发生酿移动轰的现巷象流土端发生单于地份基或已土坝屋下游渗流叠出逸吐处，芒不发湾生于悼土体惩内部。开疗挖基稻坑或财渠道弯时常金遇到妖的流野砂现劝象，宰属于工流土灾破坏嚷。细片砂、堂粉砂世、淤纯泥等今较易岁发生问流土碌破坏2.管涌——在渗御流作垫用下脉，无天粘性亡土中牌的细立小颗饰粒通俯过较厕大颗巷粒的障孔隙肝，发热生移的动并挡被带鱼出的给现象土体递在渗鹿透水纯流作拘用下盛，细街小颗川粒被趋带出比，孔黑隙逐旷渐增有大，高形成羡能穿孝越地版基的某细管亩状渗俱流通耻道，培掏空潮地基袄或坝桶体，偷使其平变形单或失去稳。强管涌慕既可以臣发生贯在土津体内遭部，费也可累以发超生在顷渗流殖出口哥处，发贵展一火般有帅个时阿间过沸程，丹是一露种渐进聚性的破炊坏3.介流土舍与管恒涌的替区别1）流山土发兼生时点水力广梯度i大于骡临界要水力刚梯度ic租r，而君管涌讲可以各发生吐在i<ic楚r的情澡况下轻；2）流尺土发毕生的励部位盾在渗作流逸钥出处芬，而给管涌听发生兆的部抗位可四以在做渗流见逸出粗处，静也可夫以在烈土体钻内部日；3）流率土破爷坏往臣往是窑突发袋性的逮，而场管涌馅破坏惠一般址有一府个过吸程，览是一畏种渐漆进性某的破誓坏；4）流厨土发侧生时膨水流解方向辽向上客，而度管涌洋则没趣有此吗限制穿；5）只慎要水悬力梯向度达认到一缩慧定数遵值，澡任何也类型盛的土亮都会末发生扑流土贼破坏常；而惰管涌急只发挽生在渣有一据定的葬级配们（如纳不均加匀系壮数Cu左>1扰0）的抢无黏足性土嫌中，肢且土妹中粗隙颗粒晨所构膀成的盈孔隙兄直径裁必须授大于惭细颗艇粒的画直径疏。三、露例题应分析【例绒】某土改坝地债基土配的比咽重Gs=2.遇68，孔隙掌比e=0.纱82，下游禁渗流爆出口捞处经碎计算菌水力故坡降i为0.部2，若草取安捏全系均数K为2.首5，试认问该穷土坝较地基乳出口凑处土患体是滔否会悦发生诞流土骨破坏【解答叨】临界百水力源梯度由于躬实际插水力怎梯度i<[i]，故土涝坝地虹基出故口处叫土体无不会糕发生跪流土凳破坏允许训水力杆梯度§2直.4渗流堆工程岔问题饥与处惊理措巧施一、染渗流管工程锯问题1.地下衬水的慈浮托促作用地下禽水不妄仅对名水位伟以下胶的土敌体产泥生静亿水压彩力和罪浮托软力，翻并对剥建筑敬物基生础产跃生浮架托力2.地下斗水的连潜蚀僚作用在施工旬降水昌等活跑动过淡程中产生柏水头柄差，就在渗案透力陡作用残下，口土颗未粒受华到冲聋刷，窃将细寻颗粒趁冲走哪，破急坏土舅的结澡构。通常粥产生总于粉旬细砂夕、粉浪土地兵层中3.流砂流砂并在工爱程施谣工中纲能造侧成大赞量的洞土体坦流动域，使晚地表杯塌陷构或建途筑物蛇的地豪基破省坏，撤给施午工带冶来很盖大的睬困难眼，影点响建泊筑工膛程的么稳定油。通辈常易耀在粉耀细砂着和粉味土地住层中移产生形，在地泡下水湾位以仙下的作基坑凡开挖脉、埋拨设地件下管槐道、脑打井对等工什程活泳动中祝常出猜现4.基坑裁突涌当基材坑下舰部有沿承压斥水层绒时，棉开挖仗基坑般减小具了底誓板隔慎水层汁的厚衫度，培当隔在水层绕较薄严经受赤不住严承压赌水头危压力袜，承酱压水误头压锹力就疏会冲贷毁基糠坑底饲板，付这种纪现象旗称为基坑辆突涌二、住防渗榨处理削措施1.水工纹建筑团物渗扛流处堡理措下施水工诞建筑偶物的劝防渗煤工程遇措施寸一般浇以“上堵角下疏”为朗原则门，上阁游截骡渗、酿延长踪蝶渗径顽，下纯游通右畅渗振透水吼流，男减小顶渗透答压力盼，防确止渗斥透变堆形①垂直枣截渗主要橡目的债:延长天渗径耐，降乎低上此、下筹游的到水力恨坡度赢，若嫌垂直鞠截渗纯能完须全截轧断透矛水层伍，防仙渗效套果更挺好。昏垂直颤截渗欣墙、浊帷幕霸灌浆销、板鸣桩等隔均属析于垂可直截库渗②设置逆水平发铺盖上游神设置排水平额铺盖双，与影坝体瓶防渗压体连畅接，锄延长咬了水霜流渗贼透路发径粘土铺盖③设另置反役滤层砂垫层水位加筋土工布回填中粗砂抛石棱体设置范反滤亚层，祥既可鼠通畅鸦水流艳，又替起到导保护评土体蚀、防陪止细滤粒流签失而普产生威渗透接变形线的作违用。反滤逆层可聚由粒述径不闻等的概无粘河性土禾组成缺，也枣可由敌土工族布代订替，娘上图辅为某淋河堤融基础裂加筋育土工浮布反鉴滤层④排水塘减压粘性土含水层减压井为减观小下休游渗完透压招力，茶在水船工建桶筑物煌下游陵、基肺坑开仪挖时激，设指置减伏压井角或深丛挖排粉水槽2.基坑桑开挖键防渗舍措施①工程收降水采用谱明沟守排水闻和井遥点降棋水的算方法茎人工愚降低锡地下惕水位在基列坑内约（外档）设华置排版水沟扯、集掘水井退，用陈抽水珍设备故将地槐下水占从排懒水沟饥或集盐水井饼排出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要求展地下戴水位橡降得涝较深牛，采组用井俘点降未水。骡在基死坑周面围布漆置一业排至芒几排念井点鉴，从甲井中怀抽水巨降低犯水位②设置硬板桩沿坑爷壁打济