1、主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話:海大學(xué)河海大學(xué)2345達(dá)西滲透定律滲透系數(shù)的測定 二向滲流和流網(wǎng)的特征 滲流力及滲透穩(wěn)定性 在靜水和有滲流情況下的孔隙水應(yīng)力和有效應(yīng)力 參考書目： 1、高大釗，土力學(xué)與地基基礎(chǔ)，建筑工業(yè)出版社 2、陳國興等，土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)，中國水利水電出版社 6一、基本定義1、滲透與土的滲透性、滲透與土的滲透性 土具有孔隙，在水位差作用下，水會(huì)通過土體孔隙而發(fā)生孔隙內(nèi)的流動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為滲透 土體被水透過的性能稱為土的滲透性7 土力學(xué)中與滲透有關(guān)的幾個(gè)重要內(nèi)容 土體固結(jié)的速度（第四章） 邊坡、擋土墻、堤壩的抗滑穩(wěn)定性（第七章）

2、滲透可能帶來的問題 水的問題：蓄水損失、污染水 土的問題：改變土體的應(yīng)力狀態(tài)或引起其強(qiáng)度的變化，從而影響建筑物或地基的穩(wěn)定性或產(chǎn)生有害變形的問題主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 139519338358滲流量滲流量滲透變形滲透變形土石壩土石壩防滲斜墻及鋪蓋防滲斜墻及鋪蓋浸潤線浸潤線透水層透水層不透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流土石壩壩基壩身滲流主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 139519338359滲水壓力滲水壓力揚(yáng)壓力揚(yáng)壓力滲流量滲流量滲透變形滲透變形透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻板樁圍護(hù)下的基坑滲流板樁圍護(hù)下的基坑滲流10

3、 水頭指單位重量的液體所具有的機(jī)械能，包括位置水頭、壓強(qiáng)水頭、流速水頭，三者之和為總水頭。靜水條件下，盡管靜水條件下，盡管不同高度的水壓力不同高度的水壓力不同，但是水是沒不同，但是水是沒有流動(dòng)的有流動(dòng)的 2、水頭與總水頭、水頭與總水頭11 總水頭：2( )( )( )2wwuPvh Pz Pg12 計(jì)算總水頭幾個(gè)例子( )4wwuP( )1z P ( )( )( )wwuPh Pz P( )5h P ( )wwux( )4z x ( )5h x 無流動(dòng)無流動(dòng)基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面13( )4wwuP( )4z P ( )( )( )wwuPh Pz P( )0h P ( )wwux( )1z x ( )

4、0h x 無流動(dòng)無流動(dòng)基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面14是總水頭差引起流是總水頭差引起流動(dòng)，而不是壓力差動(dòng)，而不是壓力差15二、達(dá)西定律1、達(dá)西定律定義、達(dá)西定律定義 達(dá)西認(rèn)為流動(dòng)速度 與水頭差Dh成正比 與滲徑長度DL長反比kiLhkvqvAkiA滲透系數(shù)滲透系數(shù)162、不同土類滲透速度與水力梯度的關(guān)系、不同土類滲透速度與水力梯度的關(guān)系 砂土：線性變化砂土：線性變化 密實(shí)粘土：非線性變化密實(shí)粘土：非線性變化 粗粒土（礫、卵石等）：非線性變化粗粒土（礫、卵石等）：非線性變化1、熟練掌握空間和平面條件下地基附加應(yīng)力計(jì)算，會(huì)查表；、熟練掌握空間和平面條件下地基附加應(yīng)力計(jì)算，會(huì)查表；2、了解土壩自重應(yīng)力和壩基附加應(yīng)力

5、計(jì)算；、了解土壩自重應(yīng)力和壩基附加應(yīng)力計(jì)算；3、明確滲透與滲透性、水頭與總水頭的概念；、明確滲透與滲透性、水頭與總水頭的概念；4、掌握達(dá)西定律。、掌握達(dá)西定律。17/26主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話:海大學(xué)河海大學(xué)1、空間和平面條件下地基附加應(yīng)力計(jì)算，會(huì)查表；、空間和平面條件下地基附加應(yīng)力計(jì)算，會(huì)查表；2、滲透與滲透性、水頭與總水頭的概念；、滲透與滲透性、水頭與總水頭的概念；3、達(dá)西定律不同土類滲透速度與水力梯度的關(guān)系。、達(dá)西定律不同土類滲透速度與水力梯度的關(guān)系。19/2620 達(dá)西定律 由于土體中的孔隙一般非常微小，水在土體中流動(dòng)時(shí)的粘滯阻

6、力很大、流速緩慢，因此，其流動(dòng)狀態(tài)大多屬于層流。 達(dá)西認(rèn)為流動(dòng)速度與 與水頭差Dh成正比 與滲徑長度DL長反比kiLhkvqvAkiA滲透系數(shù)滲透系數(shù)m3/s 21 （1）采用了單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的流量 （2）采用了以試樣長度計(jì)的平均水力梯度 求出的滲透速度是一種假想的平均流速kiLhkv假定水在土中假定水在土中的滲透是通過的滲透是通過整個(gè)土體截面整個(gè)土體截面來進(jìn)行的來進(jìn)行的滲透水僅僅通過土體中滲透水僅僅通過土體中的孔隙流動(dòng)的孔隙流動(dòng)實(shí)際平均流速要比假想實(shí)際平均流速要比假想的平均流速大很多的平均流速大很多3、基本假定、基本假定22eevnvv14、達(dá)西假想流速與實(shí)際流速的關(guān)系、達(dá)西假想流速

7、與實(shí)際流速的關(guān)系235、達(dá)西滲透定律的適用條件、達(dá)西滲透定律的適用條件 達(dá)西定律的適用界限： 當(dāng)水溫10C時(shí)=0.0131g/scm，考慮一般流速v =0.25cm/s，符合達(dá)西定律的土體平均粒徑 : 只有滲流為層流時(shí)適用，對(duì)于比粗砂更細(xì)的土來說，達(dá)西滲透定律一般是適用的，而對(duì)粗粒土來講，只有在水力坡降很小的情況下才能適用。Re rwvd/h1.0mmvd52.0Re/rh24滲透系數(shù)的大小是直接衡量土的透水性強(qiáng)弱的一個(gè)重要的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。 滲透系數(shù)的室內(nèi)測定方法（一）常水頭法（一）常水頭法 適用于透水性強(qiáng)的無粘性土 水頭差保持不變VqtV LkA h thqvAkAL主講人: 李 平; QQ

8、: 718734310; 電話: 1395193383525基基馬馬式式滲滲透透儀儀26（一）變水頭法（一）變水頭法 適用于透水性弱的粘性土測量水量很難 水頭是隨著時(shí)間而變化的2112ln)(hhttAaLk2112lg)(3 . 2hhttAaLk主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383527南南55滲透儀滲透儀28（三）滲透系數(shù)的影響因素（三）滲透系數(shù)的影響因素A、土粒大小和級(jí)配 對(duì)于粒徑0.13.0 mm有：k=c1d102B、孔隙比 C、水的動(dòng)力粘滯系數(shù)D、土中封閉氣體含量hrweesck1322229 成層土的滲透系數(shù) 天然沉積土往往由滲透性不同

9、的土層所組成 滲流與層面平行niixnxxxxqqqqq12111nxiiikk HHxxqk iHixiiqk iH每層的水頭損失一樣每層的水頭損失一樣30 滲流與層面垂直nyyyyqqqq21每層流量一樣每層流量一樣yyhqkHHiiyii iihqkAk i AHD1niiihi H12112()ynniiniHHkHHHHkkkk31 現(xiàn)場測定滲透系數(shù) 注水試驗(yàn) 抽水試驗(yàn)32 穩(wěn)定滲流場的拉普拉斯方程 如果土是各向同性的k x等于ky，則 穩(wěn)定 指不隨時(shí)間變化02222yhxh拉普拉斯（拉普拉斯（Laplace）方程）方程33 流網(wǎng)及其特征 等勢線：在任一條等勢線上各點(diǎn)的總水頭是相等的

10、； 流線：代表滲流的方向 流網(wǎng)：等勢線和流線交織在一起形成的網(wǎng)格 下列特征： 流線與等勢線彼此正交； 每個(gè)網(wǎng)格的長寬比為常數(shù)； 相鄰等勢線間的水頭損失相等； 各流槽的滲流量相等。主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383534主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383535主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 139519338353637 滲流力的概念水在土中流動(dòng)水在土中流動(dòng)能量消耗能量消耗力圖拖曳土粒力圖拖曳土粒水頭損失水頭損失滲透水流施于單位土體內(nèi)土滲透水流施于單位土體內(nèi)土粒上的拖曳力稱為粒上的拖

11、曳力稱為滲流力滲流力滲透力、動(dòng)水壓力滲透力、動(dòng)水壓力38 驗(yàn)證滲流力的試驗(yàn)當(dāng)容器當(dāng)容器B提升到一定高度，容提升到一定高度，容器器A與容器與容器B內(nèi)水位差達(dá)到一內(nèi)水位差達(dá)到一定值時(shí)，可以看到砂面出現(xiàn)沸定值時(shí)，可以看到砂面出現(xiàn)沸騰那樣的景象，這種現(xiàn)象稱為騰那樣的景象，這種現(xiàn)象稱為流土或浮沖、砂沸流土或浮沖、砂沸。滲流力的大小滲流力的大小與水力梯度成與水力梯度成正比正比其作用方向其作用方向與滲流（或流向）與滲流（或流向）方向一致方向一致是一種是一種體積力體積力ijw主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383539h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a

12、bP2WP1R靜水中的土體靜水中的土體A=1W = = LsatsatL( + w)P1 = = whwP2 = = wh1R = ?R + P2 = W + P1R + wh1 = L( + w) + whw R = L whR = L 滲流中的土體滲流中的土體滲透力滲透力土水整體分析土水整體分析主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383540h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a bP2WP1R靜水中的土體靜水中的土體A=1R = L whR = L 滲流中的土體滲流中的土體向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持力減少向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持力減少減少的部

13、分由誰承擔(dān)？減少的部分由誰承擔(dān)？水與土之間的作用力滲流的拖曳力水與土之間的作用力滲流的拖曳力總滲透力總滲透力J = wh滲透力滲透力j = J/V = wh/L = wij = wi一一. . 滲透力滲透力土水整體分析土水整體分析主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383541h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a bP2WP1RA=1R = L wh滲流中的土體所受濾網(wǎng)支持力滲流中的土體所受濾網(wǎng)支持力向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持力減少向上滲流存在時(shí)，濾網(wǎng)支持力減少臨界水力坡降臨界水力坡降i = h/L = /wicr = /w L wh = 0e1

14、)1G(ws e11Giscr 一一. . 滲透力滲透力土水整體分析土水整體分析主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383542P2WP1Rh1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a bA=1P1+ Ww+ J = P2水體的平衡條件水體的平衡條件j = wiwhw+ wL + j L= wh1WJWwJ=R+P2P1P1 = = whwP2 = = wh1Ww= Vvw+ Vsw= LwiLhL)Lhh(jwww1w D D 土水隔離分析土水隔離分析一一. . 滲透力滲透力主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 139519338

15、3543孔隙水為脫離體孔隙水為脫離體（1）abVVVWwwswwww（2）bhhUw)-(211（3）20wUh a（4）土粒對(duì)水流的總阻力）土粒對(duì)水流的總阻力Fs3-5 滲透力及滲透穩(wěn)定性滲透力及滲透穩(wěn)定性-3主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383544滲流力的大小與水力梯度成正比，其作用方向與滲流（或流向）方向一滲流力的大小與水力梯度成正比，其作用方向與滲流（或流向）方向一致，是一種體積力。致，是一種體積力。沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡0sin1swFWUsin)(21abbhhFwws因?yàn)橐驗(yàn)閔bFwsDahhh12sinDiahabFfwwssD3-5 滲透力及滲透穩(wěn)定性滲透力及滲透穩(wěn)定性-4主講人: 李 平; QQ: 718734310; 電話: 1395193383545滲流問題，兩種力的組合：滲流問題，兩種力的組合：（1）土粒為考察對(duì)象；）土粒為考察對(duì)象；J，W；（2）土體為考察對(duì)象；）土體為考察對(duì)象；W, U