流体力学—渗流ppt课件.ppt

《流体力学—渗流ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章渗流编制依据§9-1渗流基本定律§9-2地下水的均匀流和非均匀流§9-3集水廊道和井§9-4井群目录§9-0概述流体在土壤、岩层等孔隙介质中的流动。流体的种类渗流的定义渗流所指流体包括地下水、石油、天然气等多种流体。一、渗流的定义二、渗流在交通土建工程中的应用§9-0概述工程应用基坑降水和抗浮设计江河和城市防洪工程设计路基病害处理边坡的稳定性计算地下工程的防水设计土建工程施工降水设计工程应用§9-0概述基坑降水§9-0概述江河和城市防洪工程§9-0概述路基病害处理路基排水不畅引起沉降§9-0概述边坡的稳定性计算§9-0概述地下工程防水设计§9

2、-0概述土建工程施工降水设计桥梁、地铁施工降水§9-0概述毛细水受表面张力而移动的水地下水的存在状态重力水重力作用下在土壤孔隙中运动的水汽态水以蒸汽形式存在于土壤孔隙中的水吸着水和薄膜水受分子力作用而挟持于土中的水三、基本概念§9-0概述公路施工组织调查土的密实程度用孔隙率n来反映，疏松的土，n大，其透水能力强土壤的渗透特性土的结构依土体的渗流特性是否随空间位置而变化分为均质和非均质土壤;依土体透水性能在各个方向是否相同分为各向同性和各向异性土壤土颗粒的均匀程度用不均匀系数来反映，颗粒均匀的土体，h=1，其透水能力强§9-1渗流基本定律一、渗流模型

3、假设渗流是充满了整个孔隙介质区域的连续水流，包括土粒骨架所占据的空间在内，均由水所充满。把实际上并不充满全部空间的液体运动，看作是连续空间内的连续介质运动。§9-1渗流基本定律上述着眼于多孔介质中渗流主流方向的连续水流，称为渗流模型。在渗流模型中，取过流断面面积为DA，设通过的流量为Dqv，则渗流模型的流速为u=DQ/DA其中DA中包含的孔隙面积mDA，则渗流在足够多孔隙中的统计平均流速为u’=DQ/mDA§9-1渗流基本定律由于渗流模型的渗流量与实际渗流的渗流量相等，故有在渗流模型中，某点的总水头以渗流模型取代真实渗流，必须遵守以下三个原则：通过

4、渗流模型的流量必须和实际渗流的流量相等，即§9-1渗流基本定律对某一确定的作用面，从渗流模型所得出的动水压力，应当与真实渗流的动水压力相等，即渗流模型的阻力和实际渗流应当相等，也就是说水头损失应当相等，即§9-1渗流基本定律二、达西渗流定律19世纪50年代法国工程师达西在沙质土壤中进行了大量的试验研究,得出了著名的渗流基本定律——达西渗流定律。由实验得§9-1渗流基本定律上式即为达西渗流定律，式中k称为渗流系数，一般k=f（土壤性质、流体性质、作用力等），由实验确定。达西公式的推广——渗流流场中任意点的渗流流速00在某一渗流场中，取一微小流束AB，

5、则A点的水力坡度为或§9-1渗流基本定律按达西定律的概念，A点的渗流流速达西定律的适用条件：恒定、均匀、层流渗流、无土体结构的渗透变形。渗流雷诺数§9-1渗流基本定律m为土壤的孔隙率；d为土的有效粒径，有效粒径一般用d10表示，以cm计；d10表示筛分时占10%重量的土粒能通过的筛孔直径。达西公式的适用范围：三、渗流系数的确定方法1.实验室方法§9-1渗流基本定律定水头法变水头法存在土样扰动问题2.现场方法抽水试验法灌水试验法3.经验公式法抽水试验§9-2地下水的均匀流和非均匀流一、恒定均匀渗流和非均匀渐变渗流的特性恒定均匀渗流，在整个渗流场中任

6、意点的流速u都相等。渐变流过流断面上各点的渗流流速u相等，并等于断面平均流速v。恒定非均匀渐变渗流，如图所示，经推导可得渐变流过流断面上各点的测压管坡度§9-2地下水的均匀流和非均匀流由式u=kJ可知此式称为裘皮幼公式(Dupuit)二、渐变渗流基本微分方程如图所示的无压渗流，定义其底坡i=-dz/ds，则由裘皮幼公式得§9-2地下水的均匀流和非均匀流或上式即为适用于各种底坡条件的渐变渗流基本微分方程。三、渐变渗流浸润曲线在无压渗流中，重力水自由表面称浸润表面，平面问题中为浸润曲线。将均匀渗流的水深h0称为正常水深，并按底坡的情况分为i<0，称

7、为逆坡渗流。i>0，称为顺坡渗流；i=0，称为平坡渗流；§9-2地下水的均匀流和非均匀流由于渗流速度甚小，不存在临界水深。以i>0的顺坡渗流为例进行浸润线的分析：引入辅助的均匀流有将其代入渐变渗流基本微分方程得设渗流区的过流断面是宽度为b的宽阔矩形，A=bh，A0=bh0，并令η=h/h0，则上式又可写为§9-2地下水的均匀流和非均匀流上式即为顺坡渗流浸润曲线的微分方程。1、水流分区顺坡渗流存在正常水深h0，正常水深线N-N将渗流区域分为1、2两区。1区：h>h02区：h

8、增加的壅水曲线，即dh/ds>0；2区的浸润线为水深沿程减小的降水曲线，即dh/ds<0。3.界限情况分析浸润线在上游与正