【文章內(nèi)容簡介】 。 需加水 第三章 土的滲透性及滲流 一、簡答題1. 試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2. 簡述影響土的滲透性的因素主要有哪些。3. 為什么室內(nèi)滲透試驗與現(xiàn)場測試得出的滲透系數(shù)有較大差別？ 4. 拉普拉斯方程適應(yīng)于什么條件的滲流場？5. 為什么流線與等勢線總是正交的？6. 流砂與管涌現(xiàn)象有什么區(qū)別和聯(lián)系？7. 滲透力都會引起哪些破壞？二、填空題 ： 、 、 、 、 、 ，室內(nèi)滲透試驗有兩種，即 和 和 兩種基本形式。 的情況，而反映土的透水性的比例系數(shù)，稱之為土的 三、選擇題（ ）。 ，正確的說法是（ ）。A．發(fā)生流土時，水流向上滲流；發(fā)生管涌時，水流向下滲流，而管涌多發(fā)生在無黏性土中，管涌屬漸進式破壞，管涌不屬滲流破壞？（ ） ，哪一種不屬于滲透變形？（ ） （ ）。，其方向與滲流方向一致，其量綱與重度的量綱相同，其滲流力也越大？（ ） （ ）。A. B.= C.8. 在滲流場中某點的滲流力（ ）。 。（ ）①土的滲透系數(shù)越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大；②任何一種土，只要水力梯度足夠大，就有可能發(fā)生流土和管涌；③土中任一點滲流力的大小取決于該點孔隙水總水頭的大?。虎軡B流力的大小不僅取決于水力梯度，還與其方向有關(guān)。A.①對 B.②對 C.③和④對 （ ）。，其水力梯度越小，其孔隙水壓力總是相同的，任意兩相鄰等勢線間的勢能差相等（ ）。 、B兩點，，兩點間流線長為10米，計算兩點間的平均滲透力最接近下列（）個值。(A)； (B) kN/m3； (C) kN/m3； (D) kN/m3。13. 四個壩基土樣的孔隙率和細粒含量（以質(zhì)量百分率計）如下，試按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB5028799）計算判別下列（）選項的土的滲透變形的破壞形式屬于管涌。(A) ； (B) ；(C) ； (D) 。四、判斷改錯題1. 繪制流網(wǎng)時必須滿足的基本條件之一是流線和等勢線必須正交。2. 達西定律中的滲透速度不是孔隙水的實際流速。3. 土的孔隙比愈大，其滲透系數(shù)也愈大。4. 在流網(wǎng)圖中，流線愈密集的地方，水力坡降愈小。5. 發(fā)生流砂時，滲流力方向與重力方向相同。6. 細粒土的滲透系數(shù)測定通常采用“常水頭”試驗進行。7. 繪制流網(wǎng)時，每個網(wǎng)格的長寬比沒有要求。8. 在流網(wǎng)中，任意兩相鄰流線間的滲流量相等。9. 管涌發(fā)生在滲流溢出處，而流土發(fā)生的部位可以在滲流溢出處，也可以在土體內(nèi)部。五、計算題－1所示，在恒定的總水頭差之下水自下而上透過兩個土樣，從土樣1頂面溢出。（1） 已土樣2底面c－c 為基準面，求該面的總水頭和靜水頭；（2） 已知水流經(jīng)土樣2的水頭損失為總水頭差的30%，求 b－b面的總水頭和靜水頭；（3） ，求單位時間內(nèi)土樣橫截面單位面積的流量；（4） 求土樣1的滲透系數(shù)。 圖3－1 （單位：cm） 圖3－3 （單位：cm）－2所示， m，其下為基巖（不透水）。為測定該沙土的滲透系數(shù)，打一鉆孔到基巖頂面并以102m3/s 的速率從孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 處各打一觀測孔穿過黏土層進入砂土層， ，試求該砂土的滲透系數(shù)。圖3－2 （單位：m）3. 某滲透裝置如圖33所示。砂Ⅰ的滲透系數(shù)；砂Ⅱ的滲透系數(shù)；砂樣斷面積A=200，試問：(1)若在砂Ⅰ與砂Ⅱ分界面處安裝一測壓管，則測壓管中水面將升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ與砂Ⅱ界面處的單位滲流量q多大？4. 定水頭滲透試驗中，已知滲透儀直徑，在滲流直徑上的水頭損失，在60s時間內(nèi)的滲水量，求土的滲透系數(shù)。,厚度為滲透儀細玻璃管的內(nèi)徑為，實驗開始時的水位差為，經(jīng)過觀察的水位差為，實驗室的水溫為20℃，試求式樣的滲透系數(shù)。6. 圖34為一板樁打入透土層后形成的流網(wǎng)。已知透水土層深，滲透系數(shù)板樁打入土層表面以下，板樁前后水深如圖34所示。試求：(1)圖中所示a、b、c、d、e各點的孔隙水壓力；(2)地基的單位透水量。圖3－4 板樁墻下的滲流圖，在長為10cm，面積的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測定，粉砂的，筒下端與管相連，管內(nèi)水位高出筒5cm(固定不變)，流水自下而上通過試樣后可溢流出去。試求(1)滲流力的大小，判斷是否會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；(2)臨界水利梯度值。圖3－5第3章 參考答案一、簡答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪強度τ0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說，只要有水力坡度，薄膜水就會發(fā)生運動，只是當實際的水力坡度小于起始水力梯度時，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強度τ0的水力梯度。2. 【答】（1）土的粒度成分及礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級配，影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時，會阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。 （3）土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)，從而也影響到土的滲透性。3. 【答】室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗裝置和試驗條件等有關(guān)，即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān)，詳見上一題。4. 【答】當滲流場中水頭及流速等滲流要素不隨時間改變時，這種滲流稱為穩(wěn)定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5. 【答】在穩(wěn)定滲流場中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據(jù)水流連續(xù)原理，單位時間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等，即dqe=dq0。從而得到：即為二維滲流連續(xù)方程，從中由數(shù)學知識，可知流線和等勢線正交。6. 【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時，顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴大，滲流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個時間發(fā)展過程，是一種漸進性質(zhì)破壞。具體地再說，管涌和流砂的區(qū)別是：（1）流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下；（2）流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內(nèi)部；（3）流砂發(fā)生在水流方向向上，而管涌沒有限制。7. 【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局部土體產(chǎn)生移動，導(dǎo)致土體變形甚至失穩(wěn)；二是由于滲流作用，使水壓力或浮力發(fā)生變化，導(dǎo)致土體和結(jié)構(gòu)物失穩(wěn)。前者主要表現(xiàn)為流砂和管涌，后者主要則表現(xiàn)為岸坡滑動或擋土墻等構(gòu)造物整體失穩(wěn)。二、填空題1. 滲透性或透水性2. 土的粒度成分及礦物成分、土的密實度、土的飽和度、土的結(jié)構(gòu)、土的構(gòu)造、水的溫度3. 常水頭法、變水頭法4. 流砂(土)、管涌5. 層流、滲透系數(shù)三、選擇題 10. C 11. D 12. C (注：按規(guī)范當時發(fā)生管涌)四、判斷改錯題1.√2.√3.，對黏性土不成正比。 4.，改“愈小”為“愈大”。5.，改“相同”為“相反”。6.，改“常水”頭為“降水頭”或“變水頭”。7.，每個網(wǎng)格的長寬比必須為定值。8.√9.，應(yīng)將管涌與流土對調(diào)。五、計算題：如圖31，本題為定水頭實驗，水自下而上流過兩個土樣，相關(guān)幾何參數(shù)列于圖中。（1）以cc為基準面，則有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知Dhbc=30%180。Dhac，而Dhac由圖216知，為30cm，所以Dhbc=30%180。Dhac=180。30=9cm∴ hb=hcDhbc=909=81cm又∵ zb=30cm，故hwb=hb zb=8130=51cm（3）已知k2=，q/A=k2i2= k2180。Dhbc/L2=180。9/30=（4）∵ i1=Dhab/L1=（DhacDhbc）/L1=（309）/30=，而且由連續(xù)性條件，q/A=k1i1=k2i2 ∴ k1=k2i2/i1=2. 解：分析：如圖32，砂土為透水土層，厚6m，上覆粘土為不透水土層，厚5m，因為粘土層不透水，所以任意位置處的過水斷面的高度均為砂土層的厚度，即6m。題目又給出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=。由達西定律的公式知，可改寫為：帶入已知條件，得到：本題的要點在于對過水斷面的理解。另外，還有個別同學將ln當作了lg。3. 解：(1)設(shè)所求值為，砂樣Ⅰ和砂樣Ⅱ的高度分別為和。因各斷面的滲流速度相等，故有 即 (2)砂與砂界面處的單位滲流量q為： 4. 解：5. 解：因為試驗時的溫度為標準溫度，故不作溫度修正。 6. 解：(1)a、e點位于水面，故 b、d位于土層表面，其孔隙壓力分別為： C點位于板樁底部，該點的水頭損失為： 該點的孔壓為： (2)地基的單位滲水量： 7. 解：(1) 因為，所以不會發(fā)生流砂。(2)第四章 土中應(yīng)力 一、簡答題1．何謂土中應(yīng)力？它有哪些分類和用途？2．怎樣簡化土中應(yīng)力計算模型？在工程中應(yīng)注意哪些問題？3．地下水位的升降對土中自重應(yīng)力有何影響？在工程實踐中，有哪些問題應(yīng)充分考慮其影響？4．基底壓力分布的影響因素有哪些？簡化直線分布的假設(shè)條件是什么？5．如何計算基底壓力和基底附加壓力？兩者概念有何不同？6．土中附加應(yīng)力的產(chǎn)生原因有哪些？在工程實用中應(yīng)如何考慮？7．在工程中，如何考慮土中應(yīng)力分布規(guī)律？二、填空題 和 。 和 。 算起。5. 計算土的自重應(yīng)力時，地下水位以下的重度應(yīng)取 三、選擇題1．建筑物基礎(chǔ)作用于地基表面的壓力，稱為（ ）。(A)基底壓力 ； (B)基底附加壓力 ； (C)基底凈反力 ； (D)附加應(yīng)力2．在隔水層中計算土的自重應(yīng)力c時，存在如下關(guān)系（ ）。(A) =靜水壓力 (B) =總應(yīng)力，且靜水壓力為零(C) =總應(yīng)力，但靜水壓力大于零(D)=總應(yīng)力—靜水壓力，且靜水壓力大于零3．當各土層中僅存在潛水而不存在毛細水和承壓水時，在潛水位以下的土中自重應(yīng)力為（ ）。(A)靜水壓力(B)總應(yīng)力(C)有效應(yīng)力，但不等于總應(yīng)力(D)有效應(yīng)力，但等于總應(yīng)力4．地下水位長時間下降，會使（ ）。(A)地基中原水位以下的自重應(yīng)力增加(B)地基中原水位以上的自重應(yīng)力增加(C)地基土的抗剪強度減小(D)土中孔隙水壓力增大5．通過土粒承受和傳遞的應(yīng)力稱為（ ）。(A)有效應(yīng)力 ； (B)總應(yīng)力 ； (C)附加應(yīng)力 ； (D)孔隙水壓力6．某場地表層為4m厚的粉質(zhì)黏土，天然重度=18kN/m3，其下為飽和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土層，地下水位在地表下4m處，經(jīng)計算地表以下2m處土的豎向自重應(yīng)力為（ ）。(A)72kPa ； (B)36kPa ； (C)16kPa ； (D)38kPa 7．同上題，地表以下5m處土的豎向自重應(yīng)力為（ ）。(A)91kPa ； (B)81kPa ； (C)72kPa ； (D)41kPa 8．某柱作用于基礎(chǔ)頂面的荷載為800kN，，基礎(chǔ)底面積為4m2，地基土的重度為17kN/m3，則基底壓力為（ ）。(A) ； (B)230 kPa ； (C)233 kPa ； (D)236 kPa9．由建筑物的荷載在地基內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力稱為（ ）。(A)自重應(yīng)力 ； (B)附加應(yīng)力 ； (C)有效應(yīng)力 ； (D)附加壓力10．已知地基中某點的豎向自重應(yīng)力為100 kPa