3第三章土的滲透性及滲流ppt課件

1、 防災(zāi)科技學(xué)院防災(zāi)科技學(xué)院一、土具有廣泛的工程應(yīng)用一、土具有廣泛的工程應(yīng)用二、存在大量與土有關(guān)的工程問題二、存在大量與土有關(guān)的工程問題: :土力學(xué)可以解決工程實踐問題，確保工程正常安全土力學(xué)可以解決工程實踐問題，確保工程正常安全的使用的使用, ,這正是土力學(xué)存在的價值以及我們學(xué)習(xí)土力這正是土力學(xué)存在的價值以及我們學(xué)習(xí)土力學(xué)的目的。學(xué)的目的。滲透問題滲透問題強(qiáng)度問題強(qiáng)度問題變形問題變形問題3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 3.1 3.1 概述概述 滲流滲流滲透性滲透性土具有被水、液體等透過的性質(zhì)土具有被水、液體等透過的性質(zhì)水、液體等在土體孔隙中流動

2、的現(xiàn)象水、液體等在土體孔隙中流動的現(xiàn)象土顆粒土顆粒土中水土中水滲流滲流浸透：液體從物質(zhì)微孔中透過的現(xiàn)象浸透：液體從物質(zhì)微孔中透過的現(xiàn)象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防滲體防滲體壩體壩體浸潤線浸潤線滲流問題：滲流問題：1. 滲流量？滲流量？2. 滲透破壞？滲透破壞？3. 滲透力？滲透力？透水層透水層基坑基坑板樁墻板樁墻滲流問題：滲流問題：1. 滲流量？滲流量？2. 滲透破壞？滲透破壞？3. 滲透力？滲透力？降雨入滲引起的滑坡降雨入滲引起的滑坡滲流問題：滲流問題：1. 滲透力？滲透力？2. 入滲過程？入滲過程？ABL透水層透水層不透水層不透水層基坑基坑板樁墻板樁墻

3、滲流為水體的流動，應(yīng)滿滲流為水體的流動，應(yīng)滿足液體流動的三大基本方足液體流動的三大基本方程：連續(xù)性方程、能量方程：連續(xù)性方程、能量方程、動量方程程、動量方程一、滲流中的水頭與水力坡降一、滲流中的水頭與水力坡降3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性ABLhAzAwAp 基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面zpgvhw 22wpzh n 水頭伯努利定理）：水頭伯努利定理）：n 單位重量水體所具有的能量單位重量水體所具有的能量 位置水頭位置水頭Z Z：水體的位置勢能任選基準(zhǔn)面）：水體的位置勢能任選基準(zhǔn)面） 壓力水頭壓力水頭p/p/w w：水體的壓力勢能：水體的壓力勢能p p孔隙水壓力）孔隙水壓力） 流速水頭流速水頭V2/(2

4、g)V2/(2g)：水體的動能對滲流多處于層流：水體的動能對滲流多處于層流00）n 滲流的總水頭：滲流的總水頭：滲流問題的水頭滲流問題的水頭也稱測管水頭，是滲流的也稱測管水頭，是滲流的總驅(qū)動能，滲流總是從水總驅(qū)動能，滲流總是從水頭高處流向水頭低處頭高處流向水頭低處3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性wpzh BBB A A點總水頭：點總水頭：水力梯度水力梯度ABLhAhBzAwAp wBp zBhh基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面水力坡降線水力坡降線wAApzh A B B點總水頭：點總水頭： 二點總水頭差：反映了二點總水頭差：反映了兩點間水流由于摩阻力兩點間水流由于摩阻力造成的能量損失造成的能量損失BWBAWA

5、zpzph BAhh 水力梯度水力梯度 i：單位滲流長度上的水頭損失：單位滲流長度上的水頭損失Lhi 3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性LAh1h2QQ透水石h二、滲透試驗與達(dá)西定律二、滲透試驗與達(dá)西定律試驗前提：層流試驗前提：層流LhAq 或或kiAqv1.1.滲透試驗滲透試驗試驗結(jié)果試驗結(jié)果:試驗裝置：如圖試驗裝置：如圖試驗條件試驗條件: h1: h1，A A，L=constL=const量測變量量測變量: h2: h2，Q Q，t tkAiLhkAq 達(dá)西定律達(dá)西定律2. 2. 達(dá)西定律達(dá)西定律ikAqv在層流狀態(tài)的滲流中，滲透速度在層流狀態(tài)的滲流中

6、，滲透速度v v與水力坡降與水力坡降i i的的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。iv k: k: 反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)反映土的透水性能的比例系數(shù)，稱為滲透系數(shù)物理意義：水力坡降物理意義：水力坡降i i1 1時的滲流速度時的滲流速度單位：單位：mm/s, cm/s, m/s, m/daymm/s, cm/s, m/s, m/day3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性ikv biikv粗粒土：粗粒土：在純礫以上的很粗的粗粒土如堆石體中，在純礫以上的很粗的粗粒土如堆石體中，在水力坡降較大時，達(dá)西定律不再適用在水力坡

7、降較大時，達(dá)西定律不再適用ivovcrivib層流線性流）層流線性流）大部分砂土，粉土；疏松大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土的粘土及砂性較重的粘性土粘性土：粘性土：致密的粘土存在起始水力坡降致密的粘土存在起始水力坡降 iib, v=k(i - ib )ikv 三、滲透系數(shù)的測定及影響因素三、滲透系數(shù)的測定及影響因素 室內(nèi)試驗測定方法室內(nèi)試驗測定方法常水頭試驗法常水頭試驗法變水頭試驗法變水頭試驗法井孔抽水試驗井孔抽水試驗井孔注水試驗井孔注水試驗1. 1. 測定方法測定方法野外試驗測定方法野外試驗測定方法3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法11常水頭試驗法常水

8、頭試驗法結(jié)果整理：結(jié)果整理：試驗裝置：如圖試驗裝置：如圖試驗條件試驗條件: h，A，L=const量測變量量測變量:滲水量滲水量Q，ti=h/Lq=Q/t=Avv=kihtAQLk 3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性hL土樣土樣AQ適用土類：透水性較大的砂性土適用土類：透水性較大的砂性土單位時間滲水量單位時間滲水量達(dá)西定律達(dá)西定律水力梯度水力梯度選擇幾組量測結(jié)果選擇幾組量測結(jié)果 ，取平均值，取平均值n 試驗條件試驗條件:h:h變化變化 A A，a a，L=constL=constn 量測變量量測變量: h: h，t tn 適用土類：適用土類：n 透水性較小的粘性土透水性較小的粘性土土樣土樣A

9、t=t1 h1t=t2 h2LQ水頭水頭測管測管開關(guān)開關(guān)a3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法22變水頭試驗法變水頭試驗法土樣土樣At=t1t=t2h1h2LQ水頭水頭測管測管開關(guān)開關(guān)在在tt+dt時段內(nèi)：時段內(nèi)： 入流量：入流量： dVe= - adh 出流量：出流量： dVo=kiAdt=k (h/L)Adt 連續(xù)性條件：連續(xù)性條件：dVe=dVo -adh =k (h/L)AdthdhkAaLdt210hhthdhkAaLdt21lnhhkAaLt hdhtt+dt室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法- -變水頭試驗法變水頭試驗法21lnhhAtaLk 選擇幾組量測結(jié)果選擇幾

10、組量測結(jié)果 ，計算相應(yīng)的，計算相應(yīng)的k，取平均值，取平均值3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性常水頭試驗常水頭試驗變水頭試驗變水頭試驗條件條件知知測定測定算定算定取值取值h=consth變化變化h，A，LQ，t重復(fù)試驗后，取均值重復(fù)試驗后，取均值a，A，Lh，t21lnhhAtaLk htAQLk不同時段試驗，取均值不同時段試驗，取均值適用適用粗粒土粗粒土粘性土粘性土3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性現(xiàn)場測定法現(xiàn)場測定法3 3抽水試驗抽水試驗抽水量抽水量Q Qr1r2h1h2井井不透水層不透水層n 試驗條件試驗條件: :n Q=const Q=const 優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系

11、數(shù)優(yōu)點：可獲得現(xiàn)場較為可靠的平均滲透系數(shù) 缺點：費用較高，耗時較長缺點：費用較高，耗時較長觀察井觀察井3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性地下水位地下水位測壓管水面測壓管水面n量測變量量測變量: n r=r1，h1=？n r=r2，h2=？212212)/ln(hhrrqk)(ln212212hhkrrq A=2rhi=dh/drdrdhkrhAkiq 2khdhrdrq 2n 計算公式：計算公式：r抽水量抽水量q qr1r2h1h2井井不透水層不透水層dhdrh地下水位地下水位測壓管水面測壓管水面3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性21212hhrrhdhkrdrq n 土粒愈粗、大小愈均勻

12、、形狀土粒愈粗、大小愈均勻、形狀愈圓滑，愈圓滑，K值愈大。值愈大。n 因由粗顆粒形成的大孔隙可被因由粗顆粒形成的大孔隙可被細(xì)顆粒充填，隨細(xì)粒含量增加，細(xì)顆粒充填，隨細(xì)粒含量增加，K值急劇下降。值急劇下降。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 土的粒度成分土的粒度成分 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造2.2.影響因素影響因素 3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n 是單位土體中孔隙體積的直接是單位土體中孔隙體積的直接度量度量n 土愈密實，孔隙比愈小，土愈密實，孔隙比愈小，K值值愈小。愈小。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 土的粒度成分土的粒度成分 孔隙比孔隙比 土的飽

13、和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n 一般情況下飽和度愈低，一般情況下飽和度愈低，K值愈值愈小。因為低飽和土的孔隙中存在小。因為低飽和土的孔隙中存在較多氣泡會減小過水面積，甚至較多氣泡會減小過水面積，甚至賭塞細(xì)小孔道。賭塞細(xì)小孔道。 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的性質(zhì) 土的粒度成分土的粒度成分 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n 擾動土樣比原狀土樣擾動土樣比原狀土樣K值小值小n 粘性土層中有很薄的砂土夾層，粘性土層中有很薄的砂土夾層，常使得常使得k水平水平k垂直垂直 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的性質(zhì)水的

14、性質(zhì) 土的粒度成分土的粒度成分 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n 水的動力粘滯系數(shù)：水的動力粘滯系數(shù)：n 溫度溫度，水粘滯性，水粘滯性，k 土的性質(zhì)土的性質(zhì) 水的溫度水的溫度 粒徑大小及級配粒徑大小及級配 孔隙比孔隙比 土的飽和度土的飽和度 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造結(jié)構(gòu)和構(gòu)造3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性四、層狀地基的等效滲透系數(shù)四、層狀地基的等效滲透系數(shù)確立各層的確立各層的kiki根據(jù)滲流方向確定等效滲根據(jù)滲流方向確定等效滲透系數(shù)透系數(shù)3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性多個土層用假想單一土層置換，多個土層用假想單一土層置換，使得其總體的

15、透水性不變使得其總體的透水性不變hH1H2H3Hk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水層不透水層等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): :iiiiixHkHHikiHk11kxn 已知條件已知條件: :LhiiiixxqqiHHqx=vxH=kx i Hqix=ki ii Hin 達(dá)西定律達(dá)西定律: :n 等效條件等效條件: :3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性 iizkHHkH1H2H3Hhk1k2k3xzv承壓水承壓水kzvviihhiHHvi = ki (hi / Hi )iiiikHvh zkvHh iizkHvkvHiihhn 已知條件已知條件: :n 達(dá)西定律達(dá)西定律: :n 等效

16、條件等效條件: :v = kz (h / H )等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): :3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n 算例說明算例說明 daym100km01Hdaym1km01Hdaym010km01H332211/,./,./.,.按層厚加權(quán)平均，由較大值控制按層厚加權(quán)平均，由較大值控制層厚倒數(shù)加權(quán)平均，由較小值控制層厚倒數(shù)加權(quán)平均，由較小值控制daym6733HHkkiix/.daym030kHHkiiz/.H1H2H3Hk1k2k3xz3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性水平滲流情形水平滲流情形垂直滲流情形垂直滲流情形條件條件知知等效等效推定推定Lhii;HH;qqiii .k.;H,

17、H121iHkqx iixHkH1k ii2121HH;hh;v.vv;q.qq.k,k.;H,H2121Hhkikvzz iizkHHk3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性層狀地基的等效滲透系數(shù)層狀地基的等效滲透系數(shù)小小 結(jié)結(jié)n 水頭與水力坡降水頭與水力坡降n 滲透試驗與達(dá)西滲透試驗與達(dá)西定律定律n 滲透系數(shù)的測定滲透系數(shù)的測定及影響因素及影響因素n 層狀地基的等效層狀地基的等效滲透系數(shù)滲透系數(shù) 總水頭總水頭=位置水頭位置水頭+壓力水頭壓力水頭 水頭是滲流的驅(qū)動力水頭是滲流的驅(qū)動力 達(dá)西定律達(dá)西定律 滲透系數(shù)、滲透速度滲透系數(shù)、滲透速度 達(dá)西定律的適用條件達(dá)西定律的適用條件 常水頭試驗常水頭

18、試驗 變水頭試驗變水頭試驗 抽水試驗抽水試驗 滲透系數(shù)影響因素滲透系數(shù)影響因素 水平等效滲透系數(shù)水平等效滲透系數(shù) 垂直等效滲透系數(shù)垂直等效滲透系數(shù)3.2 3.2 土的滲透性土的滲透性n h=0 h=0 靜水中，土骨靜水中，土骨架會受到浮力作用。架會受到浮力作用。n h0 h0 水在流動時，水在流動時，水流受到來自土骨架的水流受到來自土骨架的阻力，同時流動的孔隙阻力，同時流動的孔隙水對土骨架產(chǎn)生一個摩水對土骨架產(chǎn)生一個摩擦、拖拽力。擦、拖拽力。h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 一、滲透力動水力）一、滲透力動水力）滲透力滲透力- -

19、試驗觀察試驗觀察h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b土粒土粒滲滲 流流滲透力滲透力 j j：體積力：體積力滲透力滲透力j j：單位土體內(nèi)土顆粒收到的滲流作用力，又稱動水力：單位土體內(nèi)土顆粒收到的滲流作用力，又稱動水力3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 Gw V w= LA w wP1 = whwAwP2 = wh1AwP1 + Gw + J = P2j = j = wh/L= win 水柱整體受力分析水柱整體受力分析- -滲流滲流h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a b3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 GwJ whwAw+ LA w w +

20、 j LAw = wh1Aw J = j LAwj L = wh1- whw- L w 滲透力的性質(zhì)滲透力的性質(zhì)F物理意義：單位土體內(nèi)土顆粒收到的滲物理意義：單位土體內(nèi)土顆粒收到的滲流作用力，它是一種體積力流作用力，它是一種體積力F大小：大?。?j = j = wiwiF方向：與水力梯度方向一致方向：與水力梯度方向一致F作用對象：土骨架作用對象：土骨架3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 當(dāng)當(dāng)h h逐漸增大，土體中的滲流力也逐漸增大，土體中的滲流力也逐漸增大。當(dāng)逐漸增大。當(dāng)h h增大到某一數(shù)值，增大到某一數(shù)值，向上的滲流力克服了向下的重力時，向上的滲流力克服了向下的重力時，土體就要發(fā)生

21、浮起或受到破壞。這土體就要發(fā)生浮起或受到破壞。這種現(xiàn)象叫做流砂或者流土現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫做流砂或者流土現(xiàn)象。這種在向上的滲流力作用下，粒間有種在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零，土開始發(fā)生流砂現(xiàn)象效應(yīng)力為零，土開始發(fā)生流砂現(xiàn)象時的水力梯度稱為臨界水力梯度時的水力梯度稱為臨界水力梯度icricr：滲透力滲透力- -受力分析受力分析n 臨界水力梯度臨界水力梯度h1hh200hwL土樣土樣濾網(wǎng)濾網(wǎng)貯水器貯水器a bicr =/w3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 edws1) 1(icr取決于土取決于土的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)ndedisscr1111由于由于VFGijwn土工建筑物及地基由

22、于滲流作用而出現(xiàn)的變形或土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞稱為滲透變形或滲透破壞。滲透變形是土工破壞稱為滲透變形或滲透破壞。滲透變形是土工建筑物發(fā)生破壞的常見類型建筑物發(fā)生破壞的常見類型n基本類型：基本類型：n 管涌管涌n 流土流土滲透變形滲透變形單一土層滲透變形單一土層滲透變形的兩種基本型式的兩種基本型式3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 滲透變形滲透變形 - 流土流砂）流土流砂）n 流土：在向上的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆流土：在向上的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體或顆粒群同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。任何類型的土，只要水粒群同時發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象。任何類型

23、的土，只要水力坡降達(dá)到一定的大小，都可發(fā)生流土破壞力坡降達(dá)到一定的大小，都可發(fā)生流土破壞粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2壩體壩體滲流滲流crii ediscr11 F 原因：原因：3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 影響因素：土的顆粒級配、密度、透水性影響因素：土的顆粒級配、密度、透水性 scrFiiiFs: 安全系數(shù)安全系數(shù)1.52.0 i : 允許坡降允許坡降F i icr :土體發(fā)生流土破土體發(fā)生流土破壞壞n 工程設(shè)計：工程設(shè)計：流土可能性的判別流土可能性的判別n 在自下而上的滲流逸出處，任何土，包括粘性土和在自下而上的滲流逸出處，任何土，包括粘性土和無粘性土，只要滿足滲透

24、坡降大于臨界水力坡降這無粘性土，只要滿足滲透坡降大于臨界水力坡降這一水力條件，均要發(fā)生流土：一水力條件，均要發(fā)生流土：3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 防災(zāi)科技學(xué)院防災(zāi)科技學(xué)院壩體壩體滲透變形滲透變形 管涌管涌F 原因原因內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙內(nèi)因：有足夠多的粗顆粒形成大于細(xì)粒直徑的孔隙外因：滲透力足夠大外因：滲透力足夠大 n 管涌：在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)管涌：在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細(xì)小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道終在土中形成與地表貫通的管道滲流

25、滲流過程演示過程演示1. 在滲透水流作用下，在滲透水流作用下，細(xì)顆粒在粗顆粒形成細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動流失的孔隙中移動流失2. 孔隙不斷擴(kuò)大，滲流孔隙不斷擴(kuò)大，滲流速度不斷增加，較粗速度不斷增加，較粗顆粒也相繼被水帶走顆粒也相繼被水帶走3. 形成貫穿的滲流通道，形成貫穿的滲流通道，造成土體塌陷造成土體塌陷3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 n 土是否會發(fā)生管涌，取決于土的性質(zhì)：土是否會發(fā)生管涌，取決于土的性質(zhì)：n 粘性土分散性土例外屬于非管涌土粘性土分散性土例外屬于非管涌土n 無粘性土中發(fā)生管涌必須具備相應(yīng)的幾何條無粘性土中發(fā)生管涌必須具備相應(yīng)的幾何條件和水力條件件和水力條件

26、管涌可能性的判別管涌可能性的判別3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 幾何條件幾何條件 水力條件水力條件n 無粘性土管涌的判別無粘性土管涌的判別F發(fā)生管涌的必要條件：粗顆粒所發(fā)生管涌的必要條件：粗顆粒所F 構(gòu)成的孔隙直徑大于細(xì)顆粒直構(gòu)成的孔隙直徑大于細(xì)顆粒直徑徑3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 F 滲透力能夠帶動細(xì)顆粒在孔隙間滾動滲透力能夠帶動細(xì)顆粒在孔隙間滾動F 或移動?；蛞苿?。流土與管涌的比較流土與管涌的比較 流土流土土體局部范圍的顆粒同時土體局部范圍的顆粒同時發(fā)生移動發(fā)生移動管涌管涌只發(fā)生在水流滲出的表層只發(fā)生在水流滲出的表層只要滲透力足夠大，只要滲透力足夠大，可發(fā)生

27、在任何土中可發(fā)生在任何土中破壞過程短破壞過程短導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等導(dǎo)致下游坡面產(chǎn)生局部滑動等現(xiàn)象現(xiàn)象位置位置土類土類歷時歷時后果后果土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成土體內(nèi)細(xì)顆粒通過粗粒形成的孔隙通道移動的孔隙通道移動可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流可發(fā)生于土體內(nèi)部和滲流溢出處溢出處一般發(fā)生在特定級配的一般發(fā)生在特定級配的無粘性土或分散性粘土無粘性土或分散性粘土破壞過程相對較長破壞過程相對較長導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷或潰口3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 透水層透水層不透水層不透水層防滲體防滲體壩體壩體浸潤線浸潤線滲透變形的防治措施滲透變形的防治措施 scrFiiiF減小減小i i

28、：上游延長滲徑：上游延長滲徑F 減小水壓差減小水壓差F增大增大ii： 下游增加透水下游增加透水材料覆蓋重力；土層加固材料覆蓋重力；土層加固改善水力條件：減小水力梯度改善水力條件：減小水力梯度改善幾何條件：土的級配改善幾何條件：土的級配 滲流溢出部位設(shè)反滲流溢出部位設(shè)反濾層等濾層等n 防治流土防治流土n 防治管涌防治管涌3.3 3.3 滲透破壞與控制滲透破壞與控制 工程實例工程實例滲流問題滲流問題土的滲透性土的滲透性及滲透規(guī)律及滲透規(guī)律滲透力與滲透力與滲透變形滲透變形滲流中的水頭與水力坡降滲流中的水頭與水力坡降滲透試驗與達(dá)西定律滲透試驗與達(dá)西定律滲透系數(shù)的測定及影響因素滲透系數(shù)的測定及影響因素層

29、狀地基的等效滲透系數(shù)層狀地基的等效滲透系數(shù)滲透力：概念與計算滲透力：概念與計算滲透變形：類型、條件、防治滲透變形：類型、條件、防治本本 章章 小小 結(jié)結(jié)scmAhkvAqA/1 . 0101050510503210353050BCBBAhhkhkhk解解1設(shè)滲流經(jīng)過設(shè)滲流經(jīng)過A土后的水頭降落值為土后的水頭降落值為h，經(jīng)過，經(jīng)過B土后的水土后的水頭降落值為頭降落值為hB。根據(jù)各斷面的滲流。根據(jù)各斷面的滲流速度相等，有：速度相等，有：VA=VB=VC 即：即：CBAqqqq（2）h = 3 5 cm5 0 cm3 0 cm1 0 cmABC如下圖所示，有如下圖所示，有A、B、C三種土，三種土， 其

30、滲透系數(shù)分別為其滲透系數(shù)分別為 KA=110-2cm/s, KB=310-3 cm/s, KC=510-4 cm/s, 裝在裝在斷面為斷面為10cm10cm的方管中，問：（的方管中，問：（1滲透經(jīng)過滲透經(jīng)過A土后的水土后的水頭降落值頭降落值h為多少？為多少？ （提示：（提示：A,B,C斷面的滲流速度相等）（斷面的滲流速度相等）（2若要保持上下水頭差若要保持上下水頭差h=35cm,需要每秒加多少水？需要每秒加多少水？cmh5例題例題2如下圖，在長為如下圖，在長為10cm10cm、面積、面積8cm28cm2的的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測定粉砂的圓筒內(nèi)裝滿砂土。經(jīng)測定粉砂的ds=2.65ds=2.65，e

31、=0.90, e=0.90, 筒下端與管相筒下端與管相連，管內(nèi)水位高出筒連，管內(nèi)水位高出筒5cm5cm固定不固定不變），水流自下而上通過試樣后溢變），水流自下而上通過試樣后溢流出去。試求流出去。試求1 1滲流力的大小，滲流力的大小，判別是否會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；（判別是否會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象；（2 2臨臨界水力梯度值。界水力梯度值。土樣土樣10cm5cm解解1 1）3/7.8109.01165.211mkNedws3/510510mkNLhijww因為因為 j j ，所以不會發(fā)生流砂。，所以不會發(fā)生流砂。(2)(2)87. 0107 . 8wcri例題例題3某土石壩壩基表層土的平均滲透系數(shù)為某土石壩壩基表

32、層土的平均滲透系數(shù)為K1=10-5cm/sK1=10-5cm/s，其下的土，其下的土層滲透系數(shù)為層滲透系數(shù)為K2=10-3cm/s K2=10-3cm/s ，壩下游各段的孔隙率如表所列，設(shè)，壩下游各段的孔隙率如表所列，設(shè)計抗?jié)B透變形的安全系數(shù)采用計抗?jié)B透變形的安全系數(shù)采用1.751.75，請指出下列（）選項項段為，請指出下列（）選項項段為實測水力坡降水力梯度大于容許滲透比降的土層分段。實測水力坡降水力梯度大于容許滲透比降的土層分段。地基土層地基土層 分段分段表層土相對表層土相對密度密度dsds表層土的表層土的 孔隙率孔隙率n n實測水力實測水力 坡降坡降i i容許滲透容許滲透 比降比降2.72.70.5240.5240.420.422.72.70.5350.5350.430.432.722.720.5240.5240.410.412.72.70.5450.5450.480.48(2019年注冊巖土工程師專業(yè)考試試題) (A) (A) 段；段； （B B）； （C C）； （D D） 解：計算解：計算段的臨界水力坡降：段的臨界水力坡降： 8092. 0524. 0117 . 211ndiscr容許水力坡降：容許