我的土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(已修改)
2025-08-23 13:00 本頁面
【正文】 靳靜 1 2 3 主要內(nèi)容 4 概述 滲透理論 流網(wǎng)及其工程應(yīng)用 土中滲流的作用力及滲透變形 21 概 述 滲透 ： 在水位差的作用下，水透過土體孔隙的現(xiàn)象。 土的滲透性 ： 一般是指水流通過土中孔隙難易程度 的性質(zhì)，或稱透水性。 三相系 多孔介質(zhì) 孔隙流體 孔隙流體流動(dòng) 能量差 浸潤線 透水層 不透水層 土石壩壩基壩身滲流 21 概 述 水壩蓄水后 ， 水透過壩身流向下游 閘基 21 概 述 在上游水位壓力差的作用下 ， 水將從上游河底進(jìn)入閘基的地基 ， 沿地基土中的孔隙滲向下游 ， 再從下游河床逸出 。 透水層 不透水層 板樁墻 基坑 板樁圍護(hù)下的基坑滲流 21 概 述 基坑開挖過程中 ， 通常是基外土層中的地下水位高于基坑內(nèi)水位而形成水頭差 ， 地下水將通過坑外土層繞過板樁滲入坑內(nèi) 。 典型事故 ?2022年 7月 1日凌晨發(fā)生的上海軌道交通 4號(hào)線塌方事故 ， 直接經(jīng)濟(jì)損失 ， 3棟建筑物嚴(yán)重傾斜 ， 黃埔江防汛墻局部塌陷并引發(fā)管涌 。 事故發(fā)生段為地鐵董家渡段的兩條隧道之間的一條狹小連接通道 ， 即旁通道 ， 靠黃浦江 260米處 。 ?事故發(fā)生原因： （ 1） 豎井與旁通道的開挖順序錯(cuò)誤； （ 2） 冷凍設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致溫度回升； （ 3） 地下承壓水導(dǎo)致噴砂 。 三方面不利因素遇在一起 ， 最終導(dǎo)致了事故的發(fā)生 。 滲透所引起的問題： 一、 水 的問題 二、 土 的問題 水的問題 ? 水的問題指在工程中由于水本身引起的工程問題 ， 比如基坑 、 隧道等開挖工程中普遍存在地下水滲出而出現(xiàn)需要排水的問題；相反在以蓄水為目的的土壩中會(huì)由于滲透造成水量損失而出現(xiàn)需要擋水的問題；另外還有一些像污水的滲透引起地下水污染 ， 地下水開采引起大面積地面沉降及沼澤枯竭等地下水環(huán)境的問題 。 也就是說 ， 說自身的量 (涌水量 、 滲水量 )、 質(zhì)(水質(zhì) )、 賦存位置 (地下水位 )的變化所引起的問題 。 土的問題 ? 土的問題是指由于水的滲透引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化或土體 、 地基本身的結(jié)構(gòu) 、 強(qiáng)度等狀態(tài)的變化 ， 從而影響建筑物或地基地穩(wěn)定性或產(chǎn)生有害變形的影響 ， 在坡面 、 擋土墻等結(jié)構(gòu)物中常常會(huì)由于水的滲透而造成內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化而失穩(wěn)；土壩 、堤防 、 基坑等結(jié)構(gòu)物會(huì)由于管涌逐漸改變地基土內(nèi)的結(jié)構(gòu)而釀成破壞事故；非飽和的坡面會(huì)由于水分的滲透而造成土的強(qiáng)度的降低而引起滑坡 。 由于滲透而引起的代表性例子就是地下水開采造成的地面下沉問題 。 一、滲流模型 實(shí)際土體中的滲流 滲透理論 ?一是不考慮滲流路徑的迂回曲折 ，只分析它的主要流向； ?二是不考慮土體中顆粒的影響 ，認(rèn)為空隙和土粒所占的空間之總和均為滲流所充滿 。 對(duì)滲流作以下兩方面的簡化： 滲流模型 為了使?jié)B流模型在滲流特性上與真實(shí)的滲流相一致 ， 它還應(yīng)符 合以下要求： ? (1)流量相等 ：在同一過水?dāng)嗝?，滲流模型的 流量 等于真實(shí)滲流的流量； ? (2)壓力相等 ：在任意截面上，滲流模型的 壓力與 真實(shí)滲流的壓力相等； ? (3)阻力相等 ：在相同體積內(nèi)，滲流模型所受到的 阻力 與真實(shí)滲流所受到的阻力相等。 ? 建立滲流模型后 ， 即可采用液體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)概念和理論對(duì)土體滲流問題進(jìn)行分析 。 滲流模型： qv A?Aqv??0nAAvv ???0真實(shí)滲流： 工程中對(duì)于滲透速度，用 滲流模型的 平均滲透速度 v來代替真實(shí)速度。 q：滲流流量，單位時(shí)間內(nèi)流過截面積 A的水量， m3/s。 v：滲流流速，單位時(shí)間內(nèi)流過土截面水量， m/s。 真實(shí)滲流與滲流模型中平均流速的關(guān)系 01,n v v??即模型的平均流速小于真實(shí)流速。 式中： 達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)與達(dá)西定律 達(dá)西 (1856年 )分析了大量實(shí)驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)土中滲透的滲流量 q與圓筒斷面積 A和及水頭損失△ h成正，與斷面間距 l成反比，即 二、達(dá)西（ Darcy）滲透定律 hq k A k A il???或 qv k iA? ? ?式中： 稱為 水力坡度 ，也稱 水力坡降 ； k為 滲透系數(shù) ，其值等于坡度為 1時(shí)水的滲透速度， cm/s。 上式所表示的關(guān)系稱為達(dá)西定律，它是滲透的基本定律。 i h l??達(dá)西實(shí)驗(yàn)的裝置 達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)裝置 ?① :直立圓筒 。 橫截 面積為 A， 上端開口 。在側(cè)壁裝有兩支相距為 l 的側(cè)壓管 。 ?② 濾板： 濾板上填放顆粒均勻的砂土 。 ?③ 溢水管： 水由上端注入圓筒 ， 多余的水從此溢出 ， 使筒內(nèi)的水位維持恒定 。 ?④ 短水管： 滲透過濾板的水從此流入 ⑤ 。 ?⑤ 量杯： 計(jì)算滲流量 q。 ?同時(shí)讀取斷面 11和斷面 22處的測壓管水頭值 h h2， 得到兩斷面之間的水頭損
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