最新土力学第二章课件PPT.ppt

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1、土力学第二章2.1概述2.1概述碎散性多孔介质三相体系孔隙流体流动渗流水、气等在土体孔隙中流动的现象渗透性土具有被水、气等流体透过的性质能量差土颗粒土中水渗流渗流量渗透变形土石坝防渗斜墙及铺盖浸润线透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流2.1概述2.1概述渗流滑坡渗流量渗透变形渗水压力渗流滑坡土的渗透性及渗透规律二维渗流及流网渗透力与渗透变形扬压力土坡稳定分析挡水建筑物集水建筑物引水结构物基坑等地下施工多雨地区边坡2.1概述2.2.1土体的渗透定律——达西定律2.2土体的渗透性1、渗流中的总水头与水力坡降总水头－单位重量水体所具有的能量z：位置水头u/γw：压力水头V2/(2g)：流速水头≈0

2、总水头：测管水头2.2.1土体的渗透定律——达西定律2.2土体的渗透性1、渗流中的总水头与水力坡降ABLh1h2zAzBΔh00基准面水力坡降线A点总水头：B点总水头：水力坡降：水头差：2.2.1土体的渗透定律——达西定律2.2土体的渗透性2、渗透试验与达西定律试验前提：层流试验条件:h1，A，L已知量测变量:h2，V，T试验结果Δh=h1-h2Q=V/T2.2土体的渗透性2.2.1土体的渗透定律——达西定律达西定律：v：断面平均渗流速度（mm/s，m/d）k：土体渗透系数（mm/s，cm/s,m/d）AAvv：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的

3、平均渗流速度A>AvAv=nA2.2土体的渗透性2.2.1土体的渗透定律——达西定律工程上不区分这两个流速，直接用v2.2土体的渗透性2.2.1土体的渗透定律——达西定律3、达西定律的适用范围层流（线性流）岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂土或一般粘土，均属层流范围在粗粒土孔隙中，水流形态可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数Re进行判断：（1）粗粒土：①砾石类土中的渗流常不符合达西定律②砂土中渗透速度vcr=0.3-0.5cm/svvcrivoi0（2）粘性土：致密的粘土i>i0,v=k(i-i0)2.2土体的渗透性3、达西定律的适用范围i从左图看出，渗流流经砂

4、Ⅰ、砂Ⅱ后总水头损失为⊿h=30cm。设砂Ⅰ、砂Ⅱ各自的水头损失分别为⊿h1，⊿h2，则⊿h1+⊿h2=30根据渗流连续原理，流经两砂样的渗透速度应该相等，即v1=v2=v达西定律v=ki，则k1i1=k2i2k1⊿h1/L1=k2⊿h2/L2L1=L2=40cm,k1=0.2cm/s,k2=0.1cm/s所以2⊿h1=⊿h2，解出⊿h1=10cm则测压管水面升至右端水面以上10cm2.2土体的渗透性2.2.2渗透系数的测定和影响因素室内试验测定方法野外试验测定方法常水头试验法变水头试验法井孔抽水试验井孔注水试验2.2土体的渗透性1、常水头试验法结果整理试验条件:Δh，A，L已知量测变量

5、:V，ti=Δh/LV=Qt=vAtv=ki适用土类：透水性较大的砂性土hL土样AVQ2.2土体的渗透性2、变水头试验法试验装置：如图试验条件:a、A、L已知量测变量:Δh1、Δh2、Δt土样At=t1h1t=t2h2LQ水头测管开关a选择几组Δh1,Δh2,Δt，计算相应的k，取平均值2.2土体的渗透性3、抽水现场试验法地下水位≈测压管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水层观察井A=2πrhi=dh/dr积分优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数缺点：费用较高，耗时较长2.2土体的渗透性4、影响渗透系数的因素粒径大小及级配孔隙比矿物成分结构饱和度（含气量）水的动力粘滞

6、系数粒径大小及级配：是土中孔隙直径大小的主要影响因素；因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充填，故土体孔隙的大小一般由细颗粒所控制。孔隙比：是单位土体中孔隙体积的直接度量；对于砂性土，渗透系数k一般随孔隙比e增大而增大。矿物成分：对粘性土，影响颗粒的表面力；不同粘土矿物之间渗透系数相差极大，其渗透性大小的次序为高岭石>伊里石>蒙脱石；塑性指数Ip综合反映土的颗粒大小和矿物成份，常是渗透系数的参数。结构：影响孔隙的构成和方向性，对粘性土影响更大；在宏观构造上，天然沉积层状粘性土层，常使得k水平﹥k垂直；在微观结构上，当孔隙比相同时，凝聚结构将比分散结构具有更大的透水性。2.2土体的渗透性饱和度

7、的影响：封闭气泡对k影响很大，可减少有效渗透面积，还可以堵塞孔隙的通道，饱和度增大，k值上升2.2土体的渗透性流体粘滞性的影响温度高粘滞性低渗透系数大《土工试验规程》2.2土体的渗透性2.2.3层状地基的等效渗透系数等效渗透系数确立各层的km考虑渗流方向天然土层多呈层状H1H2H3HΔhk1k2k3xzq1xq3xq2xL1122不透水层2.2.3层状地基的等效渗透系数1、水平渗流等效渗透系数为各层土渗透系数按土层厚度的加权平均值2