【文章內(nèi)容簡介】 高處“跑” 速度 v 壓力 u 位置： 使水流從 位置勢能高處 流向位置勢能 低處 壓力： 水所具有的 壓力勢能 流速： 水具有的 動能 水流動的驅(qū)動力 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 ? 位置勢能： mgz wumg??? 壓力勢能： 0 0 基準面 質(zhì)量 m 壓力 u 流速 v z wu?? 動能： 2mv212wmv21umgm g zE ?????? 總能量： 2gvuzh 2w????稱為 總水頭 ，是水流動的驅(qū)動力； ＝位置水頭＋壓力水頭＋流速水頭 ? 單位重量 水流的總能量： 總水頭計算 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 A B L hA zA wAu?基準面 g2vuzh 2w????wuzh???? 總水頭： 單位重量水體所具有的能量 ? 位置水頭 Z：水體的位置勢能（任選基準面） ? 壓力水頭 u/?w：水體的壓力勢能（ u孔隙 水壓力） ? 流速水頭 v2/(2g)：水體的動能（對滲流多處于層流 ≈0） 巖土工程中的絕大多數(shù)滲流問題，包括砂土或一般粘土，均屬層流范圍。 在粗粒土孔隙中，水流形態(tài)可能會隨流速增大呈紊流狀態(tài)。 ? 滲流的總水頭： 也稱 測管水頭 ，是滲流的總驅(qū)動能。 滲流中的水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 滲流總是從 水頭 高處流向 水頭 低處 wBBBuzh???? A點總水頭： A B L hA hB zA wAu?wBu?zB Δ h 基準面 水力坡降線 wAAAuzh???? B點總水頭： ? 二點總水頭差：反映了兩點間水流克服摩阻力造成的能量損失 BA hhh ???? 水力坡降 i：單位滲流長度上的水頭損失 Lhi ??滲流中的水力坡降 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 靜止液體中，各點的測管水頭（總水頭）相等 → △ h=0， i=0 v k i??? 達西定律： 在層流狀態(tài)的滲流中 ， 滲透速度 v與水力坡降 i的一次方成正比 ， 并與土的性質(zhì)有關(guān) ? 滲透系數(shù) k: 反映土的透水性能的比例系數(shù) ， 其物理意義為水力坡降 i＝ 1時的滲流速度 ， 單位： cm/s, m/s, m/day ? 滲透速度 v： 土體試樣 全斷面 的平均滲流速度 ， 也稱假想滲流速度 土的滲透性與滲透規(guī)律 二、土的滲透試驗與達西定律 QvA?單位時間 、流過單位面積的 流量 v ? 常水頭試驗法 ? 變水頭試驗法 ? 井孔抽水試驗 ? 井孔注水試驗 ? 室內(nèi)試驗方法 ? 野外試驗方法 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 常水頭試驗 變水頭試驗 條件 已知 測定 公式 取值 Δh=const Δh變化 Δh， A， L V， t 重復(fù)試驗后，取均值 a， A， L Δh， t 12 1 2ln() haLk A t t h?? ??htAVLk ??不同時段試驗，取均值 適用 粗粒土 粘性土 室內(nèi)試驗方法小結(jié) 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 內(nèi)容 滲流的驅(qū)動能量 反映滲流特點的定律 土的滲透性 地基的滲透系數(shù) 土的滲透性與滲透規(guī)律 ? 一、水頭與水力坡降 ? 二、土的滲透試驗與達西定律 ? 三、滲透系數(shù)的測定及 影響因素 ? 四、層狀地基的等效滲透系數(shù) ? 是影響土中 孔隙直徑大小 的主要因素 ? 粗顆粒形成大孔隙；細顆粒充填大孔隙 → 細顆粒決定土體孔隙的大小 → 土的滲透系數(shù)常用有效粒徑 d10來表示，如哈臣公式： 210dck ??? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 ? 是單位土體中孔隙體積的直接度量 ? 對于砂性土，常建立孔隙比 e與滲透系數(shù) k之間的關(guān)系，如： )e1e(fk)e1e(fk)e(fk322?????? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 ? 對粘性土 ，影響顆粒的表面力 ? 粘土礦物不同，滲透系數(shù)相差極大： 高嶺石 伊里石 蒙脫石 ；當粘土中含有可交換的鈉離子越多時，其滲透性將越低 ? 塑性指數(shù) Ip綜合反映土的顆粒大小和礦物成份，常是滲透系數(shù)的參數(shù) ? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 ? 影響孔隙系統(tǒng)的構(gòu)成和方向性，對 粘性土 影響更大 ? 在宏觀構(gòu)造上，天然沉積層狀粘性土層，扁平狀粘土顆粒常呈水平排列，常使得 k水平 ﹥ k垂直 ? 在微觀結(jié)構(gòu)上，當孔隙比相同時，凝聚結(jié)構(gòu)（片架結(jié)構(gòu)） 分散結(jié)構(gòu)（片堆結(jié)構(gòu)） ? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 ? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 含水量 w Wop 干容重 ?d ?max ?1 含水量 w 滲透系數(shù) k 凝聚結(jié)構(gòu) 分散結(jié)構(gòu) ? 水的運動粘滯系數(shù) η： 溫度 ?，水粘滯性 ?， k? ? 飽和度（含氣量）：封閉氣泡對 k影響很大，可減少有效滲透面積，還可以堵塞孔隙的通道： 飽和度小 → k小 ? 土的性質(zhì) ? 水的性質(zhì) ? 粒徑大小及級配 ? 孔隙比 ? 礦物成分 ? 結(jié)構(gòu) 滲透系數(shù)的影響因素 土的滲透性與滲透規(guī)律 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 非飽和土，飽和土？ 內(nèi)容 滲流的驅(qū)動能量 反映滲流特點的定律 土的滲透性 地基的滲透系數(shù) 土的滲透性與滲透規(guī)律 ? 一、水頭與水力坡降 ? 二、土的滲透試驗與達西定律 ? 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 ? 四、層狀地基的等效滲透系數(shù) 等效滲透系數(shù) 天然土層多呈層狀 四、層狀地基的等效滲透系數(shù) 土的滲透性與滲透規(guī)律 水平等效滲透系數(shù) 垂直等效滲透系數(shù) 各層土的 ki 單