【正文】 三相體系 孔隙流體流動 滲流 水、氣等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象 滲透性 土具有被水、氣等流體透過的性質 滲透特性 強度特性 變形特性 非飽和土的滲透性 飽和土的滲透性 能量差 土顆粒 土中水 滲流 土體中的滲流 概述 內因？ 外因？ 透水層 不透水層 防滲體 壩體 浸潤線 滲流問題： 1. 滲流量？ 2. 滲透力？ 3. 滲透破壞？ 滲流問題－土石壩壩基壩身滲流 概述 滲流問題： 1. 滲流量？ 2. 滲水壓力？ 3. 滲透破壞？ 透水層 不透水層 基坑 板樁墻 滲流問題－板樁圍護下的基坑滲流 概述 滲流問題： 1. 滲流量 Q？ 2. 降水深度？ 透水層 不透水層 天然水面 Q 滲流問題－水井滲流 概述 滲流問題： 1. 滲流量？ 2. 地下水影響 范圍？ 原地下水位 滲流時地下水位 滲流問題－渠道、河流滲流 概述 滲流問題： 1. 滲透力？ 2. 入滲過程？ 滲流問題－降雨入滲引起的滑坡 概述 ? 滲流量 ? 揚壓力 ? 滲水壓力 ? 滲透破壞 ? 滲流速度 ? 滲水面位置 ? 入滲過程 ?擋水結構物 ?集水結構物 ?引水結構物 ?基礎工程 ?地下工程 ?邊坡工程 滲透特性 變形特性 強度特性 滲流問題－土的滲透特性 概述 第二章 土中水的運動規(guī)律 概述 土的滲透性與滲透規(guī)律 滲透力與滲透變形 內容 滲流的驅動能量 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) 位置水頭、壓力水頭、測管水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 水流動的驅動力 總水頭計算 滲流中的水頭與水力坡降 滲流中的水力坡降 滲流中的水頭 ? 位置水頭 Z： 到基準面的 距離 ，代表 單位重量 的液體從基準面算起所具有的 位置勢能 ? 壓力水頭 u/γw： 水壓力所能引起的自由水面的 升高 ，表示 單位重量 液體所具有的 壓力勢能 ? 測管水頭： 測管水面到基準面的 距離 ，＝ 位置水頭 ＋ 壓力水頭 ，表示單位重量 液體的 總勢能 ? 在 靜止液體中各點 的 測管水頭相等 zA 0 0 A B u0?pa wAu?zB wBu?基準面 靜水 位置水頭、壓力水頭、測管水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 位置水頭、壓力水頭、測管水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 水流動的驅動力 總水頭計算 滲流中的水頭與水力坡降 滲流中的水力坡降 滲流中的水頭 水往低處流 水往高處“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： 水所具有的動能 也可使水流發(fā)生流動 水流動的驅動力 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 位置水頭、壓力水頭、測管水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 水流動的驅動力 總水頭計算 滲流中的水頭與水力坡降 滲流中的水力坡降 滲流中的水頭 ? 位置勢能： mgz wumg??? 壓力勢能： 0 0 基準面 質量 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 透水層 不透水層 基坑 板樁墻 滲流為水體的流動，應滿足液體流動的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程、動量方程 滲流中的水頭與水力坡降 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 位置水頭、壓力水頭、測管水頭 土的滲透性與滲透規(guī)律 一、水頭與水力坡降 水流動的驅動力 總水頭計算 滲流中的水頭與水力坡降 滲流中的水力坡降 滲流中的水頭 A B L hA zA wAu?基準面 gvuzhw 22??? ?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。 ? 滲流的總水頭： 也稱 測管水頭 ，是滲流的總驅動能。 其中， A：試樣的斷面積 Q： 單位時間 的流量 二、土的滲透試驗與達西定律 土的滲透性與滲透規(guī)律 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 ， 并與土的性質有關 ? 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 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 11vvvQ Q vv v vAA A n nA? ? ? ? ?在 孔 隙 中 的 流 速其中， vv為實際平均流速，孔隙斷面的平均流速 土的滲透性與滲透規(guī)律 二、土的滲透試驗與達西定律 土顆粒 土中水 滲流 QvA?? 適用條件：層流（線性流動） ? 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)，滲流不再服從達西定律。 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 Lh