土中水的運動規(guī)律

第三章土中水的運動規(guī)律本章要點Darcy滲流定律及其應用；滲透系數(shù)的測定方法；影響土的滲透性的主要因素；動水力（滲流力）的概念和計算方法；流砂、管涌的概念及發(fā)生的判別方法；土中水的運動原因和形式土的滲透性問題：重力作用下的地下水的流動；土的固結問題：在土中附加應力作用下孔隙水的擠出；土的毛細現(xiàn)象：由于表面現(xiàn)象產(chǎn)生的水分移動；在土顆粒的分子引力作用下結合水的移動：如凍結時土中水分的移動；由于孔隙水溶液中離子濃度的差別所產(chǎn)生的滲透吸附現(xiàn)象。與土中水的運動有關的工程問題流砂，管涌凍脹滲透固結滲流時的邊坡穩(wěn)定第一節(jié)土的毛細現(xiàn)象毛細現(xiàn)象土中水在表面張力作用下，沿著細微的孔隙向上及向其它方向移動的現(xiàn)象。毛細現(xiàn)象對工程的影響毛細水的上升是引起路基凍害的因素之一；毛細水的上升會引起房屋建筑的地下室過分潮濕；毛細水的上升可能引起土地的沼澤化和鹽漬化。土層中的毛細水帶土層中由于毛細現(xiàn)象所濕潤的范圍稱為毛細水帶。根據(jù)形成條件和分布狀況，毛細水帶可分為三種：正常毛細水帶毛細網(wǎng)狀水帶毛細懸掛水帶正常毛細水帶又稱毛細飽和帶。位于毛細水帶的下部，與地下潛水連通。主要由潛水面直接上升而形成，幾乎充滿全部孔隙。隨著地下水位的升降而作相應的移動。毛細網(wǎng)狀水帶位于毛細水帶的中下部，呈網(wǎng)狀分布?？梢栽诒砻鎻埩椭亓ψ饔孟乱苿印Ｃ殤覓焖畮挥诿毸畮У纳喜?。由地表水滲入而形成，懸掛在土顆粒之間，不與中下部的毛細水相連。當?shù)乇碛写髿饨邓a給時，在重力作用下向下移動。毛細水帶的產(chǎn)生毛細水帶的產(chǎn)生取決于當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件。當?shù)叵滤缓芨邥r，可能只有正常毛細水帶，而沒有毛細懸掛水帶和毛細網(wǎng)狀水帶。當?shù)叵滤惠^低時，可能同時產(chǎn)生三個毛細水帶。毛細水帶內(nèi)含水量的變化在毛細水帶內(nèi)，土的含水量隨著深度的減小而減小，但到達毛細懸掛水帶后，土的含水量隨著深度的減小而增大。毛細水的上升高度作用在毛細水柱上的上舉力表面張力第二節(jié)土的滲透性內(nèi)容提要滲流模型土中水滲透定律土滲透性的影響因素工程應用（動水力，流砂，管涌）土中水的滲流：

在水頭差作用下，土體中的自由水通過土體孔隙通道發(fā)生流動的現(xiàn)象。土的滲透性：

土能讓水等流體通過的性質(zhì)。與滲透性相關的工程問題基坑開挖排水修筑滲水路堤飽和粘性土地基的沉降施工降水地下水開采土石壩及堤岸的穩(wěn)定性滲流宋模型對滲流禁的簡化具：不考慮朋滲流路酬徑的迂褲回曲折厲，只分窄析它的國主要流劃向；不考思慮土妨體中獲顆粒研的影醒響，盯認為眾孔隙閣和土隔顆粒錢所占會的空捧間之竊總和盯均為寶滲流碌所充鏡滿。水在拼孔隙框中的裕真實洲運動舊軌跡理想沉化的歇滲流煩模型對滲毯流模輩型的敬要求在同幸一過邁水斷辦面，孫滲流傅模型信的流喇量等暑于真緒實滲矮流的蘭流量裝；在任鄉(xiāng)豐一界北面上大，滲觀流模斧型的袍壓力膀與真門實滲躁流的刃壓力耀相等諸；在相虜同體像積內(nèi)勻，滲探流模啞型所些受到李的阻厲力與付真實鳴滲流姐所受玩到的腥阻力劃相等志。平均流鬼速與真遞實流速滲流模倒型的平歷均流速F—過水斷宰面面積弊（m2）q—滲流流菌量（m3/s）真實流旁速ΔF—過水本斷面F中所包梳含的孔建隙的面判積。真實滲則流僅發(fā)愧生在孔伍隙面積△F內(nèi)平均錢流速江與真奇實流金速n<1董.0v<v0滲流鐵模型監(jiān)的平蛛均流膊速小萍于真動實的鑰滲流狡流速土的殘層流暖滲透員定律土體沙中孔拌隙一單般較熟小，辭水在消孔隙叼中滲肯流時秀的粘斧滯阻異力很績大，率流速鋸緩慢砍。層流歌：水命流流美線互蹦相平競行的師流動宴。層流滲膏透定律層流達西（Da終rc圓y）定夏律層流基的滲暴透速箏度與跌水頭攀梯度桌成正咸比達西過定律v—滲透柴速度于（m/化s）k—滲透炭系數(shù)斬（m/s）q—滲透流舟量（m3/s）I—水頭梯互度達西定卻律水頭梯卡度I：沿著水跑流方向宏單位長敢度上的腹水頭差軋。a、b兩點的虧水頭梯靠度:滲透流裙量q：單揪位時郊間內(nèi)蓋流過責土截惑面積F的流倒量。土的滲透系晚數(shù)參考值土的類別滲透系數(shù)（m/s）粘土<5×10-8粉質(zhì)粘土5×10-8～1×10-6粉土1×10-6～5×10-6黃土2.5×10-6～5×10-6粉砂5×10-6～1×10-5土的類別滲透系數(shù)（m/s）細砂1×10-5～5×10-5中砂5×10-5～2×10-4粗砂2×10-4～5×10-4圓礫5×10-4～1×10-3卵石1×10-3～5×10-3土的滲透系炕數(shù)參考值達西暖定律救的適幅用范檔圍達西杏定律身只適輩用于層流的情惱況，少一般眼只適清用于扯中砂謙、細弓砂、頸粉砂富等土愈類中常水的萌滲流剖。對于孕粗砂砍、礫前石、遼卵石朋等粗員顆粒比土，呀水的駕滲流狐速度饒較大塘，不規(guī)再是罩層流點而是紊流，達西胸定律不慰再適用樸。對于粘座土中水羅的滲流貪，達西激定律需妄進行修撞正。粘土肯的滲毀透規(guī)丑律粘土健中自桶由水斑的滲阻流受敵到結污合水蔬的粘饒滯作悟用所捆產(chǎn)生納的很個大阻梅力，朝只有心克服勢結合姿水的鑄粘滯賄作用泛才能昨開始幸滲流甲?？朔V結合倚水的殃粘滯循作用取所需閑要的刃初始銷水頭徑梯度現(xiàn)，稱槳為粘唉土的起始水遞頭梯度I0。粘土委中的碎達西著定律晶：砂具土粘叮土土的沾滲透議系數(shù)土的斷滲透望系數(shù)怪的測砍定方有法：室內(nèi)徐試驗征測定常水撥頭試諒驗變水覆頭試撫驗現(xiàn)場隔抽水維試驗常水企頭滲頸透試船驗在整個秋試驗過絮程中，劫土樣的紗壓力水趣頭ΔH保持不邪變。適用位于透惰水性左強的察無粘額性土簽。滲透姑系數(shù)：常水昂頭滲襯透試爭驗變水頭那滲透試鈔驗試驗過鋒程中儲意水管中懸的水位籃不斷下務降，水圣頭不斷那減小。適用于滿透水性艦弱的粘警性土。變水頭酒滲透試劉驗現(xiàn)場抽磚水試驗用于謎粗顆叛粒土穴或成鋸層土抽水井狠類型無壓完雹整井無壓非戚完整井無壓益完整割井：現(xiàn)場抽睡水試驗無壓降非完港整井：現(xiàn)場抽蜂水試驗成層土隊的滲透體系數(shù)水平時滲流瘡：水平向酬的平均朋滲透系陜數(shù)：豎向每滲流即：豎向平斬均滲透挖系數(shù)：成層土喂的滲透哲系數(shù)影響土留的滲透說性的因柿素土的懲粒度膨成分漏及礦慌物成返分結合嚇水膜斥的厚鎖度土的結涼構構造水的粘奸滯度土中氣連體動水裝力及煌滲流葉破壞水在貢土中返滲流疲時，魔受到盞土顆槳粒的牲阻力T的作述用，駕這個用力的刻作用嫁方向師是與亭水流留方向報相反現(xiàn)的，暖水流場必然趣有一膜個相墻等的膀力作構用在猶土顆各粒上洗。把水流雀作用在激單位體猜積土體鼻中土顆量粒上的株力稱為動水宅力GD（kN蕉/m3），也稱為滲流力。動水纖力的小作用絹方向懼與水育流方掉向一望致。動水腦力與距阻力T大小降相等托，方沉向相致反，市都用記體積術力表巷示。動水脆力的貪計算水流賞的流憲速變壯化很蜻小，遠慣性貌力可雜以忽拼略不耗計土柱露隔離就體內(nèi)遍水的絲式受力—作用在合土柱隔駛離體截鳴面a處的遵水壓圾力，瓦其方回向與木水流惜方向裳一致和；—作用在嬌土柱隔場離體截襯面b處的房誠水壓店力，巷其方斥向與赴水流補方向柱相反安；—土柱隔晚離體內(nèi)票水的重粘力，其牽方向為萄豎直向伶下；動水力占的計算動水渾力的個計算—土柱隔襪離體內(nèi)膠土顆粒聯(lián)作用于起水的力敞（水對燒土顆粒認作用的剩浮力的口反作用系力），發(fā)其方向侵為豎直續(xù)向下；—水滲流北時，土子柱隔離呢體中的界土顆?？h對水的系阻力，蝦其方向閥與水流梅方向相狡反。土柱隔旺離體內(nèi)勝水的受稀力土柱邁隔離況體內(nèi)折水的紙力平玻衡方豎程動水選力的違計算動水偽力的害計算煩公式動水力青的計算動水力其表示的退是水流釘對單位蜂體積土最體顆粒疊的作用席力，是臺由水流革的外力西轉(zhuǎn)化為鏈均勻分宋布的體候積力，測普遍作希用于滲右流場中胞所有的枕土顆粒牲骨架上臨。動水問力的較大小袋與水寄頭梯宗度成葬正比萄，方閣向與集滲流目的方敏向一健致。滲流方籌向?qū)ν料额w粒間特作用力拿的影響當水干的滲雅流由桶上向始下時窄，動宗水力那的方慎向與匆土體冶重力齊方向倦一致根，使土顆墾粒之間根的接觸選壓力增耀大；當水的譽滲流由惹下向上嚴時，動與水力的距方向與夢土體重箏力方向荒相反，使土顆難粒之間刊的接觸扛壓力減蠻小。當向上犁的動永水力GD與土的無有效重嚴度相等然時，即土顆粒魔間的壓悅力就等肝于零，途土顆粒倍處于懸群浮狀態(tài)槍而失去釘穩(wěn)定。臨界蠢水頭秤梯度Icr：容許水碰頭梯度南：安全及系數(shù)土的部滲透羽破壞潑與防燒治措欺施土的婦滲透打破壞誕：由于既水的嗽滲流啞作用顛引起跡的土事工建鑄筑物巷和地埋基的乳破壞巨。土的滲春透破壞已的主要筆形式：流砂管涌土的滲副透破壞筋與防治終措施流海砂流砂貴：在糞向上創(chuàng)的滲段透水撐流作剩用下獲，表盞層土布局部帳范圍標內(nèi)的育土體局或顆炭粒群鍋同時欺發(fā)生經(jīng)懸浮減和流艙動的敘現(xiàn)象墾。主要發(fā)團生在地核基或土鉆壩下游擴的滲流頌溢出處勵。土的滲屆透破壞科與防治欺措施發(fā)生流亂砂現(xiàn)象服的土質(zhì)退條件流砂現(xiàn)盈象主要敵發(fā)生在細砂、粉砂及粉土等土媽層中必。對于殲飽和滾的低紐奉塑性碑粘性渡土，綁當受納到擾王動，日也會奏發(fā)生丹流砂醋。在粗顆五粒土及粘土中不犯易產(chǎn)跟生流劇砂現(xiàn)售象。土的滲丹透破壞燙與防治底措施流砂役現(xiàn)象渾的危兇害土的村滲透劣破壞眠與防輩治措腫施流砂現(xiàn)拌象的危多害土的悠滲透險破壞衰與防巷治措售施流砂現(xiàn)牧象的危稼害土的滲申透破壞吸與防治樓措施流砂航現(xiàn)象籮的判從別I<Icr，土體處兩于穩(wěn)定蓋狀態(tài)，隸不發(fā)生笛流砂；I旨=Icr，土體處如于臨界陷狀態(tài)；I仍>Icr，在土體嚇發(fā)生流瓜砂破壞胖。流砂的逗安全性紋評價安全系渾數(shù)K一般取2.牌0～2.顯5土的滲陰透破壞比與防治白措施防治流木砂現(xiàn)象玻的工程箱措施關鍵歲：控帥制滲嘗流溢甘出處禿的水鐮頭梯紡度。切斷過地基聾的透豆水層繞（防佳滲墻碎等）厲；延長滲絡流路徑錯，降低縣溢出處盛的水頭夏梯度；減小多滲流惱壓力塑，防責止土他體被罵滲透雀力懸臥?。ㄋ綔p壓旺井等隊）。土的滲皇透破壞鏟與防治疊措施管驢涌管涌壘：水搜在砂怕性土銀中滲頭流時勺，土奶中的贊一些撒細小原顆粒造在動借水力赴的作朽用下祝，通勞過粗扁顆粒輕的孔豪隙被紅水流蝴帶走餓的現(xiàn)穴象。土的蜘滲透被破壞箏與防控治措抗施土的蘋滲透繪破壞靜與防具治措砍施土的滲鬼透破壞找與防治耽措施管涌才現(xiàn)象膛的危競害土的惹滲透先破壞豪與防中治措困施管涌喝與土睜顆粒秩組成倆的關兇系發(fā)生乎管涌磁的臨筒界水句頭梯斧度與杠土顆侵粒的美大小穿及其沈級配侄情況角有關虎。土的不屢均勻系瞧數(shù)越大缺，管涌杏現(xiàn)象越返容易發(fā)語生。土的滲帖透破壞鳳與防治晃措施管涌現(xiàn)劣象的判譯別不均億勻系蟲數(shù)：Cu<慰10，為非暖管涌土；10費<Cu<2盞0，為管嘆涌土或茶非管涌揭土，還悟需結合略其它條稀件進行鼻判別；Cu>20，為管鬧涌土。土的滲狠透破壞屬與防治縮慧措施防治管吃涌現(xiàn)象扇的工程釀措施在滲尖流溢響出處爸鋪設反濾借層，使土號顆粒不景被滲透能水流帶神走。反濾娛層：往粒徑竿沿水勢流方盛向由英細到乞粗的耀級配供砂礫腸層。反濾法層由2-4層顆粒國大小不沒同的砂黃、碎石弦或卵石灑等材料逃組成，史順著水陶流的方恐向顆粒假逐漸增悉大。土的礦滲透告破壞仗與防們治措稱施土的質(zhì)滲透味破壞睛與防抹治措敲施第四節(jié)販土在扒凍結過夜程中水濾分的遷香移和積沒聚凍土現(xiàn)皺象及其跨對工程砌的危害凍土的該形成在冰凍鏟季節(jié)因鄭大氣負糧溫影響方，使土惱中水分冬凍結成近為凍土擠。凍土掛的分蠅類季節(jié)性圣凍土：虎冬季凍培結，夏襪季全部吸融化；隔年烤凍土群：冬閃季凍名結，谷一兩饒年不炊融化拍；多年提凍土轎：凍無結狀暈態(tài)持洋續(xù)三壯年或鞠三年紗以上鄰。凍土嘩現(xiàn)象秩及其爪對工簡程的檔危害我國凍芝土的分副布地區(qū)基本上卻集中在斧緯度較席高和海影拔較高伶的嚴寒磁地區(qū)，求如東北購大興安禾嶺和小律興安嶺智北部，膛青藏高詢原以及圖新疆的狗天山、散阿爾泰貝山等地馳區(qū)。凍土現(xiàn)狗象：在凍土枕地區(qū)，誘隨著土稀中水的看凍結和總?cè)诨?，兼所發(fā)生每的一些唯獨特的車現(xiàn)象。凍土納現(xiàn)象晃是由凍結和融化兩種仁作用憶所引舉起。凍脹現(xiàn)哪象：土厚層在凍亞結時體甲積膨脹捧，使地累面隆起寸成丘的肥現(xiàn)象。凍脹被現(xiàn)象議對工花程的籮危害薦：使路基鍛隆起，盒柔性路棄面鼓包策、開裂決，使剛火性路面娘錯縫或問折斷；使建筑梅物抬起鳴，引起寧建筑物談開裂、要傾斜，膽甚至倒私塌。凍土免現(xiàn)象租及其劃對工但程的麥危害凍融折現(xiàn)象憑對工普程的模危害嫂：使路基朵土含水認量增大恩，使土術層軟化溉，強度翼大大降四低。在皆行車荷模載反復務作用下晴，路面返出現(xiàn)翻藏漿現(xiàn)象撓（開裂梅、冒泥憂），使辜路面破撤壞；使建互筑物皆發(fā)生立很大滅沉降臺或不艘均勻枯沉降友，引細起建斗筑物顯開裂烤破壞霸。預防凍羨融現(xiàn)象岔危害的漿核心：控制前凍脹辮融沉叢變形捉。凍土現(xiàn)茶象及其仍對工程喉的危害青藏鐵男路沿線構的凍土防帶青藏鐵誤路沿線密的凍土聽帶青藏鐵質(zhì)路凍土蹈路基穩(wěn)神定性措條施—熱棒青藏鐵陪路凍土傾路基穩(wěn)諸定性措懸施—遮陽棚凍脹的講原因及賊影響因植素土發(fā)生伐凍脹的扎原因是絡因為凍短結時土騙中的水插分向凍雜結區(qū)遷都移和積呆聚。凍結區(qū)浩具有引趨力作用裹，吸引床未凍結矮區(qū)水分搬向凍結承區(qū)遷移蛾。影響凍牲脹的因杰素：土的魯因素水的捆因素溫度瘡的因逢素凍脹情的影濃響因守素土的欣因素凍脹現(xiàn)督象通常癥發(fā)生在輛細粒土栽中，特需別是粉敬土、粉煩質(zhì)粘土訪中。（具幣有較體顯著膽的毛庸細現(xiàn)跳象，考毛細窗水上追升高念度大孫；表于面能擋大，遺吸附述結合岡水能匆力強夾）水的因律素凍結窄區(qū)地翁下水樸位高柱，凍姨脹現(xiàn)嗓象明屬顯。溫度障的因柳素氣溫悟緩慢們下降桂，負典溫持恐續(xù)時角間長馳，凍練脹現(xiàn)盟象明壟顯。凍結崖深度研究席凍結或深度哄的目踏的：確定童建筑識物基自礎的窮埋置何深度印。（在蘆設計早中要劍求將浪基礎余底面蹄置于麥當?shù)亓鼋Y背深度銷以下斤，以綱防止讀凍害傭的影批響。創(chuàng)