毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf

毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf

ID:56702611

大小:2.74 MB

页数:33页

时间:2020-07-05

毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf_第1页
毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf_第2页
毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf_第3页
毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf_第4页
毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf_第5页
资源描述:

《毛细作用于吸力(非饱和土力学).pdf》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、非饱和土力学吸力非饱和土的水力特性(保水特性)非饱和土的力学性质渗透性变形强度LocalverticalzonesofunsaturatedsoilsRegionaldistributionofunsaturatedsoilsGROUNDWATERTABLE-WaterfillingthevoidsSOIL-AirinadissolvedstateSATURATEDUnsaturatedSoilREVasaFourPhaseSystemREV=RepresentativeElementalVolume-TwoPhasesthatAirdeformandco

2、metorestunderastressSoilparticlesContractileskingradient(SOLIDS)-Soilstructure-ContractileskinWater-Twophasesthatcontinuouslyflowunderastressgradient(FLUIDS)-Water-Air第一节毛细管作用和吸力饱和土力学讨论了地下水位以下水的流动,土的变形和强度。非饱和土力学研究从地表面到地下水面之间土的性质。这部分土的孔隙中,通常同时存在着水和空气,呈非饱和状态。可以认为,这部分土中的水来源于地表面雨水等的渗透和由于

3、毛细管的作用地下水对它的补给照片是用圆铝棒堆积层模拟土的二维模型,在圆铝棒堆积层中加水,粒子间的孔隙中有水吸附。从相片中可以观察到,粒子接点处积聚着水,形成了弯液面2理想非饱和土中体积水与毛细水P(uu)bT(2b)saw土中的孔隙是很复杂的,形成了无数的毛细管。把毛细管用左图所示的下部浸水的半径为r的圆管代替,在这个简化的毛细管圆管中,水可以上升到某一高度,这叫做毛细管作用。毛细管作用是因为水的表面张力作用而产生的现象。水的表面张力,是因为水分子引力作用产生的沿着水表面的一种张力,可以形象地理解为在水的表面粘有一层薄薄的橡胶膜一样的东西,薄水膜粘在圆

4、管的内壁上,由于表面张力的作用,把圆管内的水向上拉,使水位上升仁者乐山智者乐水r2hcw=2rTcos毛上升高度细T管毛细升高与孔径成反比hc粘土粉土砂土2r砾石土中毛细水上升高度在25oC时,水的表面张力T≈0.075gf/cm,水的重度=1gf/cm3,如果取≈0,由上式得水面上升高度h为ch0.15/rch和r都以cm为单位。由上式可知,圆管半径r越小,水面c上升高度h越大。实际上土中的孔隙并不是圆管,如果用c与圆管半径r等价的孔隙比e和有效粒径d(cm)的积来表10示,可得hCed/()c10C是由土颗粒的粒径和表面粗糙程度等因素决定的系

5、数,C在0.1~0.5cm2的范围内变化。根据上式可以推算出土中毛细管上升高度h的大致值。如果假设粘土地基的cd≈1μm=10-4cm、e≈1,C=0.05cm2时,可得h=5m10c大气压力pa与弯液面下面的水压力uw及表面张力T的关系。根据力的平衡22u(r)p(r)Tcos(2r)wa2cosTupwar由毛细管引起的水压力u比大w气压力p小,所以,水压力为负a值。由表面张力引起的大气压力p与孔隙水压力u的差p-awau=2Tcosa/r叫吸力,用S表示w考虑毛细管上升高度h后,吸力S可表示为c2cosTSpuhawwcr也就

6、是说,弯液面部分的吸力与使毛细管中水位上升到h高度的水压力相等。根据上式得cupSphwaawc假定大气压力p等于零,根据上式可a知,受到毛细管作用的水,其孔隙水压力在弯液面的顶部是负值whc从而可以理解图中所示的毛细管水压力分布与地下水面以下的静水压力分布相连续,并呈直线分布在非饱和土内部,如图所示,孔隙水积聚在土颗粒接触点附近的缝隙中,形成水的弯液面。与细圆管的情况相同,由于水表面张力的作用,水的内部压力(孔隙水压力)u比w空气压力u小a参见图(b),根据力的平衡,可知土颗粒之间产生了以下的结合力F:2F(uu)aT(2a)awF可表

7、示成u-u和表面张力T的函数,所以粒子aw间的结合力F与水的表面张力、粒径和附着于粒子接触点附近的水量等因素有关毛细粘聚力粒子间的结合力,是影响土的抗剪强度的重要因素之一,特别是粘性土然而,随着饱和土中弯液面的消失,该力也随之消失,所以由水的表面张力产生的粘聚力有时也称为毛细粘聚力经验:在砂滩上堆起的砂堆中挖隧道,当砂处于饱和和完全干燥的状态时都是不可能的,只有在适当湿的砂堆中才能容易完成。这是因为水的表面张力即吸力产生的毛细粘聚力在起作用吸力的表示通常的吸力S是把上述式中的大气压力p换a成孔隙中的空气压力u,定义如下:aS=u-uawSw/w变化范围

8、非常广,所以常用S除以

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。