【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 0。 粉質(zhì)粘土加水前 可塑狀態(tài)加水后 流塑狀態(tài)12. 解： 聯(lián)立求解，得13. 解： 需加水 14. 解： 15. 解： 16. 解：由 得 由 得 需加水 第3章 土的滲透性及滲流 一、 簡(jiǎn)答題1. 試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2. 簡(jiǎn)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(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(chǎng)？5. 為什么流線與等勢(shì)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(huì)引起哪些破壞？二、 填空題 ： 、 、 、 、 、 ，室內(nèi)滲透試驗(yàn)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(shuō)法是（ ）。A．發(fā)生流土?xí)r，水流向上滲流；發(fā)生管涌時(shí)，水流向下滲流，而管涌多發(fā)生在無(wú)黏性土中，管涌屬漸進(jìn)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(chǎng)中某點(diǎn)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(diǎn)滲流力的大小取決于該點(diǎn)孔隙水總水頭的大??；④滲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(duì) B.②對(duì) C.③和④對(duì) （ ）。，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(shì)線間的勢(shì)能差相等（ ）。 、B兩點(diǎn)，，兩點(diǎn)間流線長(zhǎng)為10米，計(jì)算兩點(diǎn)間的平均滲透力最接近下列（）個(gè)值。(A)； (B) kN/m3； (C) kN/m3； (D) kN/m3。13. 四個(gè)壩基土樣的孔隙率和細(xì)粒含量（以質(zhì)量百分率計(jì)）如下，試按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB5028799）計(jì)算判別下列（）選項(xiàng)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(cuò)題1. 繪制流網(wǎng)時(shí)必須滿足的基本條件之一是流線和等勢(shì)線必須正交。2. 達(dá)西定律中的滲透速度不是孔隙水的實(shí)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(shí)，滲流力方向與重力方向相同。6. 細(xì)粒土的滲透系數(shù)測(cè)定通常采用“常水頭”試驗(yàn)進(jìn)行。7. 繪制流網(wǎng)時(shí)，每個(gè)網(wǎng)格的長(zhǎng)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(jì)算題－1所示，在恒定的總水頭差之下水自下而上透過(guò)兩個(gè)土樣，從土樣1頂面溢出。（1） 已土樣2底面c－c 為基準(zhǔn)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(shí)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(cè)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(cè)孔穿過(guò)黏土層進(jìn)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(cè)壓管，則測(cè)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(yàn)中，已知滲透儀直徑，在滲流直徑上的水頭損失，在60s時(shí)間內(nèi)的滲水量，求土的滲透系數(shù)。,厚度為滲透儀細(xì)玻璃管的內(nèi)徑為，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)的水位差為，經(jīng)過(guò)觀察的水位差為，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(zhǎng)為10cm，面積的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測(cè)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(guò)試樣后可溢流出去。試求(1)滲流力的大小，判斷是否會(huì)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(jiǎn)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(qiáng)度τ0(或者說(shuō)為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動(dòng)所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說(shuō)，只要有水力坡度，薄膜水就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時(shí)，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測(cè)到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時(shí)用以克服其抗剪強(qiáng)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(jí)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(shí)，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時(shí)，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(shí)，會(huì)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(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)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(dāng)滲流場(chǎng)中水頭及流速等滲流要素不隨時(shí)間改變時(shí)，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(chǎng)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(shí)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(xué)知識(shí)，可知流線和等勢(shì)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(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)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(jí)配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對(duì)工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)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(gè)時(shí)間發(fā)展過(guò)程，是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞。具體地再說(shuō)，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(dòng)，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?jiǎng)t表現(xiàn)為岸坡滑動(dòng)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(shí)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(dāng)時(shí)發(fā)生管涌)四、 判斷改錯(cuò)題1.√2.√3.，對(duì)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(gè)網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比必須為定值。8.√9.，應(yīng)將管涌與流土對(duì)調(diào)。五、 計(jì)算題：如圖31，本題為定水頭實(shí)驗(yàn)，水自下而上流過(guò)兩個(gè)土樣，相關(guān)幾何參數(shù)列于圖中。（1）以cc為基準(zhǔn)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?yàn)檎惩翆硬煌杆匀我馕恢锰幍倪^(guò)水?dāng)嗝娴母叨染鶠樯巴翆拥暮穸?，?m。題目又給出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=。由達(dá)西定律的公式知，可改寫為：帶入已知條件，得到：本題的要點(diǎn)在于對(duì)過(guò)水?dāng)嗝娴睦斫?。另外，還有個(gè)別同學(xué)將ln當(dāng)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?yàn)樵囼?yàn)時(shí)的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，故不作溫度修正。 6. 解：(1)a、e點(diǎn)位于水面，故 b、d位于土層表面，其孔隙壓力分別為： C點(diǎn)位于板樁底部，該點(diǎn)的水頭損失為： 該點(diǎn)的孔壓為： (2)地基的單位滲水量： 7. 解：(1) 因?yàn)椋圆粫?huì)發(fā)生流砂。(2)第3章 土的滲透性及滲流 一、 簡(jiǎn)答題1. 試解釋起始水力梯度產(chǎn)生的原因。2. 簡(jiǎn)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(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(chǎng)？5. 為什么流線與等勢(shì)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(huì)引起哪些破壞？二、 填空題 ： 、 、 、 、 、 ，室內(nèi)滲透試驗(yàn)有兩種，即 和 和 兩種基本形式。