《土力学与土质学》ppt课件

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1、土的渗透性土孔隙中的自由水在重力作用下，只要有水头差，就会发生流动。水透过土孔隙流动的现象。称渗透或渗流，而土被水流透过的性质，称为土的渗透性。在高层建筑基础及桥梁墩台基础工程中、深挖基坑排水时，都需计算涌水量，以配置排水设备和进行支挡结构的设计计算；在河摊上修筑堤坝或渗水路堤时。需考虑路堤材料的渗透性；在计算饱和粘性土上建筑物的沉降和时间的关系时，也需掌握土的渗透性。因此，土的渗透性及渗流与土体强度、变形问题一样，是土力学中主要的基本课题之一。土的渗透性地下水按埋藏条件可分上层滞水、潜水、承压水3类。上层滞水：存在于地面以下

2、局部隔水层上面的积水。分布范围有限，是季节性或临时性的水源。潜水：埋藏在地面以下第一个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的地下水。潜水的水面标高称为地下水位。潜水水位往往低于上层滞水。承压水：充满在两个稳定的隔水层问的承受一定静水压力的地下水。承压水上下都有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。因此，承压水的动态变化，受局部气候的影响不明显。土的渗透性工程中常见的渗透问题包括渗漏和渗透稳定。渗漏是指水通过挡水构筑物或地基渗透，造成蓄水、输水、取水工程的水量损失，或是造成基坑积水，影响珐础施工；渗透稳定则是指渗透作用使土中的应力

3、状态发生变化，导致土体稳定性的丧失，甚至引起构筑物的失稳。坝身渗透闸基渗透土的渗透性层流渗透定律渗透模型渗透系数的确定动水压力及流土现象下面讨论四个问题：渗透模型考虑到实际工程可对渗流作如下简化：一是不考虑渗流路径的迂回曲折；二是不考虑土体中颗粒的影响对于渗透速度，用单位时间内通过土体单位面积的水量这种平均渗透速度来代替真实速度。模型的流量等于真实的流量；模型的压力等于真实的压力模型所受到的阻力与真实渗流所受到的阻力相等。达西渗透定律由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属

4、于层流。著名的达西(Darcy)渗透定律：渗透速度：v—渗流速度，cm/s。是在单位时间内流过一单位土截面的水量，i—水头梯度或水力坡降。k—渗透系数，cm/s。土的渗透性达西渗透实验达西渗透实验装置装置中①是面积为A的直立圆筒，其侧壁装有两支相距为l的侧压管。滤板②填放颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持恒定。渗透过砂层的水从短水管④流入量杯⑤中，并以此来计算渗流量Q。得出：流量Q与过水面积A和水头（h1-h2）成正比与渗透路径l成反比，即达西定律：达西渗透实验达西定律是由砂质土体实验得

5、到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。实验证明：在砂土中水的流动符合达西定律。它是通过坐标原点的直线，而在粘性土中，只有当水头梯度超过所谓起始水头梯度后才开始发生渗流。当水头梯度i不大时，渗透速度v为零，只有当i>i0(起始水头梯度)时，水才开始在粘土中渗流。为了简化，用折线代替，故粘性土的达西公式为细粒土的v-i关系粗粒土的v-i关系①砂土、一般粘土②颗粒极细的粘土达西渗透定律的适用条件只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律。也就是说，对于比粗砂更细的土来说，达西渗透定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只

6、有在水力坡降很小的情况下才能适用。达西定律的适用范围必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。它们之间的关系为：土的渗透性影响土渗透性的因素渗透系数k是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难，影响砂性土渗透性的主要因素是颗

7、粒大小、级配、密度以及土中封闭气泡。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；渗透性随相对密实度Dr增加而减小。土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通道，使土体渗透性减小。影响粘性土渗透性的因素比砂性土更为复杂。粘性土中含有亲水性矿物(如蒙脱石)或有机质时，由于它们具有很大的膨胀性，就大大降低土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。另外，土体各向异性和应力各向异性造成了

8、土体渗透性的各向异性。如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平向渗透系数远远大于竖直向渗透系数；西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比水平方向的大得多。可见，土的矿物成分、结合水膜厚度、土的结构构造以及土中气体等都影响粘件土的渗透性。影响土渗透性的因