【正文】 v 滲透速度 （ cm/s或 m/s） ； ? q 滲流量 （ cm3/s后 m3/s） ； ? i 水力梯度 ， 沿滲流方向單位距離的水頭損失 ， 無因次； ? h 試樣兩端的水位差 ， 即水頭損失； ? L 滲徑長度； ? k 滲透系數(shù) （ cm/s或 m/s,m/d） ； ? F 試樣截面積 （ cm2或者 m2） 。 土的滲透定理－達(dá)西定律 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 砂土 的滲透速度與水力梯度呈線性關(guān)系，符合達(dá)西滲透定律。 土的滲透定理－達(dá)西定律 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 對于 密實(shí)的粘土 ， 由于吸著水具有較大的粘滯阻力 ，因此 ， 只有當(dāng)水力梯度達(dá)到某一數(shù)值后 ， 克服了吸著水的粘滯阻力以后 ， 才能發(fā)生滲透 。 這一開始發(fā)生滲透時的水力梯度成為粘性土的起始水力梯度 i0 土的滲透定理－達(dá)西定律 i v o i0 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 在 粗 粒 土 中 （ 礫 、 卵石等 ） ， 只有在小的水力梯度下 ， 滲透速度與水力梯度才呈非線性關(guān)系 ， 而在較大的水力梯度下 ， 水在土中流動進(jìn)入紊流狀態(tài) ，滲透速度與水力梯度呈非線性關(guān)系 ， 此時達(dá)西定律同樣不能適用 。 土的滲透定理－達(dá)西定律 i v o vcr 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 注 意 ? 按照達(dá)西定律求出的滲透速度是一種假想的平均流速 ， 它假定水在土中的滲透是通過土體截面來進(jìn)行的 。 ? 實(shí)際上 ， 水在土體中的實(shí)際流速要比用達(dá)西定律求出的流速要大得多 。 他們之間的關(guān)系為 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 滲透系數(shù)的大小是直接衡量土的透水性強(qiáng)弱的重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。滲透系數(shù)的測定可以分為 現(xiàn)場試驗(yàn) 和 室內(nèi)試驗(yàn) 兩大類。一般，現(xiàn)場試驗(yàn)比室內(nèi)試驗(yàn)得到的結(jié)果要準(zhǔn)確可靠。因此，對于重要工程常需進(jìn)行現(xiàn)場測定。 ? 常水頭試驗(yàn)： 適用于透水性強(qiáng)的無粘性土。 ? 變水頭試驗(yàn)： 適用于透水性弱的粘性土。 土的滲透系數(shù) 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 常水頭法就是在整個試驗(yàn)過程中 ， 水頭保持不變 。 ? 用量筒和秒表測出某一時刻 t內(nèi)流經(jīng)試樣的水量 Q， 即可求出流過土體的流量 ， 再根據(jù)達(dá)西定律求解 k 土的滲透系數(shù)－常水頭法 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 粘性土 ， 滲透系數(shù)小 ， 流經(jīng)水量少 。 土的滲透系數(shù)－變水頭法 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 設(shè)玻璃管的內(nèi)截面積為 a， 試驗(yàn)開始以后任一時刻 t的水位差為 h，經(jīng)時段 dt， 細(xì)玻璃管中水位下落dh， 則在時段 dt內(nèi)流經(jīng)試樣的水量 土的滲透系數(shù)－變水頭法 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 土的滲透系數(shù)－變水頭法 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 土的滲透系數(shù)－ 現(xiàn)場抽水試驗(yàn) 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 土的滲透系數(shù)－ 現(xiàn)場抽水試驗(yàn) 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 土的滲透系數(shù)參考值 土類 滲透系數(shù) k(cm/s) 滲透性 卵石、碎石、礫石 101 高滲透性 砂 103~101 中滲透性 粉土 104~103 低滲透性 粉質(zhì)粘土 106~105 極低滲透性 粘土 107 幾乎不透水 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 土滲透性的影響因素 ? 土的粒度成分及礦物成分 ? 結(jié)合水膜厚度 ? 土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造 ? 水的粘滯度 ? 土中氣體 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 水在土中流動 能量消耗 力圖拖曳土粒 水頭損失 滲透水流施于單位土體內(nèi)土粒上的力稱為 滲流力、動水壓力。 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－滲流力 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 1點(diǎn) ， 滲流力與重力方向一致 ， 滲流力促使土體壓密 ，對穩(wěn)定有利； ? 2點(diǎn) ， 3點(diǎn) ， 滲流力與重力方向正交 ， 對穩(wěn)定不利； ? 4點(diǎn) ， 滲流力與重力方向相反 ， 對穩(wěn)定特別不利 。 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－滲流力 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 滲流力方向與滲透方向相同 ， 大小取決于水力梯度 。 即 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－滲流力 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 當(dāng)滲流力和土的有效重度相同且方向相反時 ， 土顆粒間的壓力等于零 ， 土顆粒將處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定 。 這種現(xiàn)象稱為 流土 ， 此時的水頭梯度成為 臨界水頭梯度 icr。 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－臨界水頭梯度 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 如圖所示 ， 土樣受到滲流作用 。已知土樣高度為 ， 土樣的飽和容重為 20kN/m3。 (1) 計(jì)算作用在土樣上的動水壓力及其方向； (2) 若土樣發(fā)生流沙現(xiàn)象 ， 其水頭差 h應(yīng)是多少 ？ 例題分析 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 逸出梯度與滲透穩(wěn)定 ? 流土一般發(fā)生在滲流逸出處。因此只要求出滲流逸出處的水力梯度，就可判別流土的可能性。 土處于穩(wěn)定狀態(tài) 土處于臨界狀態(tài) 土處于流土狀態(tài) 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－滲流變形 滲流 土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)變化 土體的局部穩(wěn)定問題 土體的整體穩(wěn)定問題 管涌、流土等 水庫塌岸岸坡 、 土壩在水位 降落時引起的滑動 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 管涌 指在滲流作用下土體的細(xì)土粒在粗土粒形成的孔隙通道中發(fā)生移動并被帶出的現(xiàn)象 。 主要發(fā)生在砂礫土中 。 ? 流土 是指在滲流作用下局部土體表面隆起 ， 或土粒群同時起動而流失的現(xiàn)象 。 它主要發(fā)生在地基或土壩下游滲流逸出處 。 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－滲流變形 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－流土 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－流土 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 反濾倒?jié)B 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌的治理 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 反濾圍井 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌的治理 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 滲流力與滲流穩(wěn)定性分析－管涌的治理 蓄水反壓 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) 凍脹現(xiàn)象及其對工程的危害 凍土：在冰凍季節(jié)因大氣負(fù)溫影響 ， 使土中 水分凍結(jié)成為凍土 。 季節(jié)性凍土 ：冬季凍結(jié) ， 夏季全部融化 。 隔年凍土 ：冬季凍結(jié) ， 一兩年內(nèi)不融化的凍土 。 多年凍土 ：凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)三年或三年以上 。 土中水和氣－土的凍脹性 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) ? 凍土現(xiàn)象 ：在凍土地區(qū) ， 隨著 凍結(jié) 和 融化 會發(fā)生特殊的現(xiàn)象 ， 稱為凍土現(xiàn)象 。 ? 凍脹現(xiàn)象 ：粘性土層在凍結(jié)時 ， 往往會發(fā)生土層體積膨脹 ， 使地面隆起成丘 ， 稱為凍脹現(xiàn)象 。 ? 凍融現(xiàn)象 ：土層解凍融化后 ， 由于土中含水量增加 ， 且地基細(xì)粒土排水能力差 ， 土層處于飽和狀態(tài) ， 土層軟化 ，強(qiáng)度大大降低 ， 稱為凍融現(xiàn)象 。 土中水和氣－土的凍脹性 道路與橋梁工程研究所 土力學(xué)與地基基礎(chǔ) (1)凍脹機(jī)理： (2)影響因素： 土的因素 ：粉質(zhì)亞粘土 ， 粉質(zhì)亞砂土 ， 粘土 。 水的因素 ：開敞性凍脹 ， 封閉性凍脹 。 溫度的因素 ：氣溫下降速度 。 在持續(xù)負(fù)溫作用下地下水位較高的處的粉砂 、 粉土 、亞粘土 、 輕亞粘土等土層中具有較大的凍脹現(xiàn)象 。 土中水和氣－土的凍脹性