第三章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律第一節(jié)土的毛細(xì)性土的毛細(xì)現(xiàn)象對(duì)工程的影響毛細(xì)水的上升是引起路基病害的因素之一；對(duì)于房屋建筑，毛細(xì)水的上升會(huì)引起地下室過分潮濕；毛細(xì)水的上升可能引起土的沼澤化和鹽澤化。一、土層中的毛細(xì)水帶正常毛細(xì)水帶（毛細(xì)飽和帶）毛細(xì)網(wǎng)狀水帶毛細(xì)懸掛水帶二、毛細(xì)水上升高度及上升速度作用在毛細(xì)水柱上的上舉力P為：PGdSSqhmax毛細(xì)水管中水柱的上升毛細(xì)管內(nèi)上升水的重力G為：毛細(xì)水柱所受豎向力平衡，即：若令q=00，則毛細(xì)水上升最大高度為：毛細(xì)水上升速度細(xì)粒土上升高度較大，上升速度較慢；粗粒土上升高度較小，上升速度較快。三、毛細(xì)壓力第二節(jié)土的滲透性一、滲流模型二、土的層流滲透定律式中：I——水頭梯度（水力梯度）滲流平均流速：于是：真實(shí)滲流流速：達(dá)西定律的適用范圍1、粗粒土Reynold試驗(yàn)：當(dāng)1≤Re≤10時(shí)（層流），達(dá)西定律適用。適用于：中砂、細(xì)砂、粉砂；不適用：粗砂、礫石、卵石等。2、粘土（非線性滲透）0abcvII0三、土的滲透系數(shù)1、室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定法常水頭滲透試驗(yàn)則土樣的滲透系數(shù)為：變水頭滲透試驗(yàn)dt時(shí)間內(nèi)通過土樣的流量為：根據(jù)達(dá)西定律：故得：積分可得：則可求得土樣的滲透系數(shù)：2、現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)假定任一半徑處的水頭梯度為常數(shù)積分整理可得現(xiàn)場(chǎng)土體的滲透系數(shù)為：當(dāng)抽水穩(wěn)定時(shí)，有：兩邊積分：3、成層土的滲透系數(shù)水平滲流土層水平向的平均滲透系數(shù)kh為：豎直滲流土層豎向的平均滲透系數(shù)kv為：四、影響土的滲透性的因素土的粒度成分及礦物成分；結(jié)合水膜的厚度；土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造；水的粘滯度；土中氣體。五、動(dòng)水力（滲透力）及滲流破壞1、動(dòng)水力的計(jì)算公式水流方向土柱體ab：土柱體長(zhǎng)度：l土柱體橫截面積：Fa點(diǎn)水頭：H1=h1+z1b點(diǎn)水頭：H2=h2+z2則沿水流方向作用在土柱體ab內(nèi)的水的力為：作用在截面a處的水壓力，與水流方向一致；作用在截面b處的水壓力，與水流方向相反；土柱體內(nèi)水的重力在ab方向的分力，與水流方向一致；土柱體內(nèi)土顆粒作用于水的力在ab方向的分力，與水流方向一致；水滲流時(shí)，土柱中的顆粒對(duì)水的阻力，與水流方向相反；根據(jù)水流方向作用在土柱體ab內(nèi)水上力的平衡條件：即：其中：所以可得：動(dòng)水力計(jì)算公式為：2、流砂現(xiàn)象、管涌和臨界水力梯度流砂現(xiàn)象：土顆粒間的壓力等于零，土顆粒處于懸浮狀態(tài)而失去穩(wěn)定。臨界水力梯度：容許水力梯度[I]：第三節(jié)流網(wǎng)及其應(yīng)用一、平面滲流基本微分方程假定土體和水都不可壓縮，則單元進(jìn)出流量應(yīng)相等，由此可得：流入單元流量：流出單元流量：即：平面滲流連續(xù)條件微分方程由達(dá)西定律：將上式代入連續(xù)條件微分方程，可得：平面穩(wěn)定滲流問題基本微分方程對(duì)各向同性土，kx=kz，則：二、平面穩(wěn)定滲流問題的流網(wǎng)解法1、流網(wǎng)及其性質(zhì)流網(wǎng)：等勢(shì)線和流線交織成的網(wǎng)格；流網(wǎng)性質(zhì)：流網(wǎng)是相互正交的網(wǎng)格；流網(wǎng)為曲邊正方形；任意兩相鄰等勢(shì)線間的水頭損失相等；任意兩相鄰流線間的單位滲流量相等。2、流網(wǎng)的繪制3、流網(wǎng)的工程應(yīng)用（1）滲流速度計(jì)算任意兩等勢(shì)線間水頭差：則所求網(wǎng)格內(nèi)的滲流速度：（2）滲流量計(jì)算單位寬度內(nèi)總的滲流量：其中：m為流線數(shù)量；為任意兩相鄰流線間的單位滲流量。所以，單位寬度內(nèi)的總流量為：第四節(jié)土在凍結(jié)過程中水分的遷移和積聚一、凍土現(xiàn)象及其對(duì)工程的危害凍土季節(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；多年凍土：凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)三年或三年以上。凍土現(xiàn)象：凍脹融陷二、凍脹機(jī)理與影響因素1、凍脹的原因“結(jié)合水遷移學(xué)說”結(jié)合水凍結(jié)，結(jié)合水膜減薄，剩余分子引力；結(jié)合水膜中離子濃度增加，產(chǎn)生滲附壓力；存在水源及適當(dāng)?shù)乃囱a(bǔ)給通道。2、影響凍脹的因素1）土的因素粉土、粉質(zhì)粘土：毛細(xì)現(xiàn)象顯著，水源補(bǔ)給通道通暢；親水性強(qiáng)。粘土：結(jié)合水膜較厚，毛細(xì)孔隙