1、2019年張工培訓(xùn)注冊巖土工程師專業(yè)考試-精講班-土力學(xué)第三講（續(xù)）土的滲透性及滲流問題主講：北京張工網(wǎng)絡(luò)授課課后視頻及時答疑專有題庫巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885：北京張工知識回顧與土層層面平行與土層層面垂直滲透破壞類型邊坡穩(wěn)定計算2巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885孔隙水壓力、滲透量防治流網(wǎng)作用流網(wǎng)性質(zhì)滲透量、涌水量、抽水量滲透力rwii=h/L；臨界和允許水力梯度二維流網(wǎng)成層土等效滲透系數(shù)一維q=vA= kiA滲流注水試驗達西定律k壓水試驗巖土體滲透性分級現(xiàn)場試驗q抽水試驗kk變水頭室內(nèi)試驗常水頭主講：北京張工達西定律連續(xù)性方程 多層土求解滲流，連續(xù)性方程是必備條件3巖土專業(yè)免費

2、學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工滲透系數(shù)的四種測定方法 方法一：土工試驗方法標準第13章常水頭和變水頭滲透試驗（土力學(xué)） 方法二：抽水試驗（土力學(xué)、地質(zhì)手冊、水利水電抽水試驗規(guī)程） 方法三：壓水試驗（地質(zhì)手冊） 方法四：試坑注水試驗（地質(zhì)手冊）4巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工壓水試驗地質(zhì)手冊第五版P1240 滲透系數(shù)、透水率Lu（呂榮） 透水率是試段壓力為1MPa 時每米試段的壓入水流量（L/min）。采用第三階段的壓力值和流量值計算Q3q =LP3P3：試段第三階段壓力L：一般為5m孔底巖芯若不超過20cm者， 可計入試驗段長度。傾斜試驗段：L取實際長度5巖土專業(yè)免

3、費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工壓水試驗的試驗類型A、B類型在一定條件下可求滲透系數(shù)，各自所用參數(shù)是什么6巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工流網(wǎng)數(shù)數(shù) 地下水下的不透水邊界為流線 水下的透水邊界上總水頭相等， 所以為一條等勢線 水平的地下水位為一等勢線 浸潤線及下游出流線上壓力水頭為0，只有位置水頭，它們也是流線。 不透水的結(jié)構(gòu)外輪廓為流線。注意：坑底的水位在坑下0.5m處。7巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工流線5，等勢線14 滲流量Q=2Q左側(cè)8巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885流網(wǎng)計算測管、位置和壓力水頭主講：北京張工第2條等勢線相比第1條等勢線，

4、它的總水頭減?。?-1）H/(n-1) =8/（9-1）=1m總水頭為26m，位置水頭H，則壓力水頭26-H。第1條等勢線總水頭27m a板樁或帷幕上游水位9m壓力水頭9m下游水位1mbd12透水層深18m位置水頭18mc位置水頭位置水頭H1H0-0參照線不透水層9巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工二維流網(wǎng)的滲透力計算H單位體積滲透力j=wilsi=H/lHj=wi=wH/lsl作用在網(wǎng)格內(nèi)土體上的滲透力0J=wisl=wHs方向和等勢線垂直。作用點是網(wǎng)格的形心。流網(wǎng)越密，i越大，滲透力j也越大。不同位置的滲透力對土體穩(wěn)定性影響不同。10巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講

5、：北京張工土的滲透變形1流土 1、流土:在上升的滲流作用下局部土體表明的隆起、頂穿或者粗細顆粒群同時浮動而流失。流土發(fā)生的條件：R=0icr=/w=sat/w-1icr=(Gs-1)/(1+e)=(Gs-1)(1-n)WJi=icr/KR壩體滲流砂性土k211巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885粘性土k1 20時,icr=0.25-0.301.0i=0.10-0.150.50Cu0510152025303540流土過渡管涌17巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885水力坡降級配連續(xù)土級配不連續(xù)土破壞坡降icr0.2-0.40.1-0.3允許坡降i0.15-0.250.1-0.2主講：北京張工流土、

6、管涌起決定作用的細顆粒含量 2、水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G.0.5： 1）無粘性土Cu5， 級配不連續(xù)土P連續(xù)粒徑級配曲線70 細顆粒含量P35%，判為流土。均值或平臺最小顆粒 細顆粒含量P25%，判為管涌。10d10 期間值則為過渡型。 2）級配連續(xù)，粗、細顆粒的區(qū)分粒徑d70lgd7010 =18巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885P(%)缺乏中間粒徑級配曲線主講：北京張工2011D3 某土層顆粒級配曲線如圖所示，根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范，判斷其滲透變形最有可能是（）。 （A）流土（B）管涌（C）接觸沖刷（D）接觸流失19巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工10= 0

7、.002, 60 = 0.2, 70 = 0.3600.2= 0.002 = 100= 10粉砂，無粘性土，Cu5，級配連續(xù)，求細粒含量P7010 =0.3 0.002 = 0.024對應(yīng)于P20%25%，判別為管涌。20巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工2011D3改編課后習(xí)題 某土層顆粒級配曲線如圖中紅色和藍色線所示，根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范，判斷其滲透變形分別可能是（）。 （A）流土（B）管涌（C）接觸沖刷（D）接觸流失（一）紅藍線代表粉砂，無粘性土，Cu5，級配不連續(xù)，細粒含量P1、平臺P=20%，判別為管涌。 2、平臺P=35%，判別為流土。 （二）黃色線代表中砂

8、，Cu5，判別為流土21巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工流土與管涌的比較22巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885流土管涌現(xiàn)象土體局部范圍的顆粒或顆粒群同時浮動而流動土體內(nèi)細顆粒通過土骨架形成的孔隙通道移動位置只發(fā)生在水流滲出的表層可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處土類只要滲透力足夠大，可發(fā)生在任何土中一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分散性粘土歷時突發(fā)性破壞過程相對較長，漸進性質(zhì)的破壞后果導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口主講：北京張工2017A41） 41.下列關(guān)于管涌和流土的論述中哪些選項是正確的？（ （A）管涌是一種漸進性質(zhì)的破壞 （B）管涌只發(fā)生在滲流溢出處，不會

9、出現(xiàn)在土體內(nèi)部 （C）流土是一種突變性質(zhì)的破壞 （D）向上的滲流可能會產(chǎn)生流土破壞 選ACD23巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工滲透防治措施防滲斜墻及鋪蓋土石壩浸潤線透水層不透水層防治流土防治管涌改善幾何條件：設(shè)反濾層等減小i：上游延長滲徑(上游帷幕、平鋪蓋)；下游打抽水井減小水壓增大i：下游增加透水蓋重上游水改善水力條件：減小滲透坡降，同防治流土中的減小i24巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885i i = icrFs主講：北京張工上游鋪蓋下游壓重 工程地質(zhì)手冊第五版P125825巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工碾壓式土石壩10.2.4排水蓋重厚度推導(dǎo)icr

10、=(Gs-1)/(1+e)=(Gs-1)(1-n)當(dāng)下游坡腳處實際的水力梯度大于i允許，則破壞。WJR( 1)(1 )a=a 1 = =a1； ：水上用天然容重，水下用浮重度 =26巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工2013C19 某碾壓土石壩的地基為雙層結(jié)構(gòu)，表層土的滲透系數(shù) 小于下層圖 的滲透系數(shù) ，表層土厚度為4m，飽和重度為19kN/m3，孔隙率為0.45；土石壩下游坡腳處表層土的頂面水頭為2.5m，該處底板水頭為5m，安全系數(shù)取2.0。按碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范（DL/L5395 2007）計算下游坡腳排水蓋重層的厚度不小于（ ）。（蓋重層b飽和重度取19kN/m3）a

11、1 =icr=(Gs-1)/(1+e)=(Gs-1)(1-n)式中：Ja-x可按照表層土上下表面的水頭差除以表層土厚度t1得出。Gs1表層土的土粒比重；n1表層土的孔隙率；k安全系數(shù)，1.52 t1表層土厚度； ：水上用天然容重，水下用浮重度27巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工2013C19解析28巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工滲透總結(jié)滲透系數(shù)透水率連續(xù)性方程連續(xù)性方程滲透破壞及防治滲透力滲流量滲流-達西定律流線、等勢線流網(wǎng)29巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885測試方法試驗方法主講：北京張工土的滲透變形判別 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G土的滲透變形判別

12、 第一步：判別土的滲透變形類型 第二步：確定土的臨界水力比降 第三步：確定土的允許水力比降30巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885i i= icrFs主講：北京張工流土和管涌臨界水力坡降 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G.0.5 1、流土型： icr=(Gs-1)（1-n） 2、管涌型或過渡型icr=2.2(Gs-1)（1-n）2d5/d20 3、管涌型也可用這個：icr=42d3/(k/n3)1/2 考試心得：每個參數(shù)都需要知道何意31巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工土的滲透變形類型3接觸沖刷 3、接觸沖刷：當(dāng)滲流沿著兩種滲透系數(shù)不同的土層接觸面或建筑物與地基的接觸面流動時，

13、沿接觸面帶走細顆粒稱接觸沖刷。 上下兩土層的顆粒直徑懸殊較大時容易發(fā)生接觸沖刷，特別是砂礫石與粘性土的接觸面最易發(fā)生接觸沖刷。 研究中把土質(zhì)防滲體與基巖、壩體與壩基、土壩與涵管、土與剛性水工建筑物等接觸面流動而造成的沖刷都歸屬于接觸沖刷。粗粒層 細粒層 細粒層粗粒層32巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工接觸沖刷的判定條件 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G.0.5 對雙層結(jié)構(gòu)地基，當(dāng)兩層土的Cu10，且符合下式規(guī)定的條件時，不會發(fā)生接觸沖刷。 D10/d1010； D10代表較粗一層土的顆粒粒徑(mm)，小于該粒徑的土重占總土重的10% d10代表較細一層土的顆粒粒徑(mm)，小于

14、該粒徑的土重占總土重的10%33巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工練習(xí) 紅色線代表較粗一層土的顆粒級配曲線，藍色線代表較細一層土的顆粒級配曲線。條件：兩層土的Cu10， 且符合下式規(guī)定的條件時，不會發(fā)生接觸沖刷。D10/d1010；分析：較粗一層Cu=3/1較細一層Cu=0.07/0.01D10=1，d10=0.01D10/d1010，會發(fā)生接觸沖刷34巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群4255968850.010.1110主講：北京張工土的滲透變形類型4接觸流失 4、接觸流失：在層次分明、滲透系數(shù)相差懸殊的兩土層中，當(dāng)滲流垂直于層面將滲透系數(shù)小的一層中的細顆粒帶到滲透系數(shù)大的一層中的現(xiàn)象。粗

15、粒層細粒層粗粒層細粒層 細粒層粗粒層35巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工接觸流失的判定條件 對于滲流向上的情況，符合下列條件將不會發(fā)生接觸流失。 1)Cu5的土層: D15/d855； D15較粗一層土的顆粒粒徑(mm)，小于該粒徑的土重占總土重的15%; d85較細一層土的顆粒粒徑(mm)，小于該粒徑的土重占總土重的85%; 2) Cu10的土層: D20/d707； D20較粗一層土的顆粒粒徑(mm)，小于該粒徑的土重占總土重的20%; d70較細一層土的顆粒粒徑(mm)，小于該粒徑的土重占總土重的70%;36巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工練習(xí) 紅色線

16、和藍色線分別代表兩種較粗一層土的顆粒級配曲線 黑色線為較細一層土的顆粒級配線。 前提條件：向上滲流37巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群4255968850.010.1110主講：北京張工2011B56） 根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB504872008），下列（屬于土的滲透變形？ （A）流土 （C）管涌（B）突涌（D）振動液化 參見水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50487-2008）附錄G，突涌只是一種靜力平衡問題，不發(fā)生滲流，無土顆粒在孔隙中流動。因此本題選擇AC。38巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工其他規(guī)范中有關(guān)流土、管涌或突涌 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范附錄C 方法一：根據(jù)細粒含量來判

17、斷 1、流土：細粒含量Pc1/4（1-n）100 2、管涌：細粒含量Pc1/4（1-n）100 方法二：根據(jù)不均勻系數(shù)大于5的土來判斷流土和管涌，同水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范附錄G。 碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范附錄C中，管涌型臨界水力坡降計算，滲透系數(shù)k取近似值：k=6.3Cu-3/8/d20 （水利水電工程2地質(zhì)勘察規(guī)范中未列出滲透系數(shù)的近似值）39巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工對于抽水或降水的兩點擴展抽水井原水位1思考1：抽水過程中，怎么判定哪些房屋在影響范圍內(nèi)？潛水含水層影響半徑 = 2承壓含水層影響半徑 = 10 10rm =L kh / kvkhkv分別為試驗土層的水平和

18、垂直滲透系數(shù)。46巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工成層土等效滲透系數(shù)注水試驗用 滲流方向平行于土層面1ni=1=k Hk/iH注意不變量：滲流平行土層面：i不變滲流垂直土層面：q不變 滲流方向垂直于土層面Hk= H n k i=147巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885土層1 土層2 土層3 土層4 土層1 土層2 土層3 主講：北京張工課后練習(xí)題潛水含水層為細砂層，進行鉆孔常水頭注水試驗，孔深10.0m，地下水埋深8.6m。套管內(nèi)徑110mm，下入孔底，管口高出地面0.3m，孔底進水，管腳止水可靠。注水試驗時套管中水位與管口齊平，穩(wěn)定注入水量2.6L/min。下列哪一選項最

19、接近該含水層的滲透系數(shù)？（A）8.110-4cm/s（B）2.210-3cm/s（C）1.610-3cm/s（D）1.110-3cm/s 解答：鉆孔常水頭注水試驗：k=Q/FH（cm/min）k試驗土層的滲透系數(shù)（cm/min） Q注入流量（cm3/min）H試驗水頭（cm） F形狀系數(shù)（cm）其中，Q=2.6L/min，地質(zhì)手冊P1011頁表9-3-16，F(xiàn)=5.5r； r=1102=55mm=5.5cm F=5.5r=5.55.5=30.25cm； H=8.6+0.3=8.9m=890cm K=16.672.6(30.25890)=1.610-3cm/s注意：單位統(tǒng)一和換算，試驗水頭、半徑/直徑、F的選擇（其他幾種情況的 選擇）。48巖土專業(yè)免費學(xué)習(xí)群425596885主講：北京張工鉆孔注水試驗(兩