工程流體力學第章滲流

第8章滲流學習重點§8-1概述§8-2滲流基本定律§8-3恒定非均勻流漸變滲流§8-4水平集水構(gòu)筑物的滲流§8-5井的滲流§8-6滲流對建筑物安全穩(wěn)定的影響滲流模型及滲流基本定律集水廊道和單井的水力計算返回學習重點滲流：流體在多孔介質(zhì)中的流動稱為滲流。一.滲流理論的實用意義給水工程中井、集水廊道等集水構(gòu)筑物的設(shè)計計算蓄水和排灌工程中渠道的滲流損失、側(cè)坡的穩(wěn)定等公路工程中路基排水、透水路堤的設(shè)計與施工建筑施工中圍堰或基坑的排水和水位的下降等水工建筑物方面（壩身的穩(wěn)定、壩身及壩下的滲漏損失、建筑物的抗?jié)B和抗浮等的計算及浸潤線的確定等?！?-1概述二、水在巖土中的狀態(tài)汽態(tài)水：以蒸汽狀態(tài)存在于土壤孔隙中結(jié)合水（吸著水和薄膜水）：受分子力作用吸附于土粒表面；自由水：包括毛細水：通過毛細作用保持在土壤縫隙中；重力水：在重力作用下，可在土壤顆粒孔隙中運動。是滲流理論研究的對象固態(tài)水

三、巖土的滲流特性巖土的孔隙率不均勻系數(shù)K601、均質(zhì)巖土：各向同性各向異性2.非均質(zhì)巖土本章只研究均質(zhì)各向同性巖土中重力水的恒定流動。四、滲流模型將滲流看作是連續(xù)介質(zhì)流體充滿全部滲流空間假定：滲流是一個連續(xù)體，地下水充滿了整個滲流空間地下水沿主流方向運動四、滲流模型根據(jù)滲流模型的定義，滲流流速u＝ΔQ/Δω，實際滲流流速u′＝ΔQ/mΔω，u＝mu′

m<1，u′>u引入滲流模型后，按歐拉法，滲流可分為：恒定滲流與非恒定滲流；一元、二元、三元滲流；均勻滲流與非均勻滲流；或漸變滲流與急變滲流；無壓滲流與有壓滲流等。曲折撲復雜距的水魚流通正道遲緩才的滲倡流速浮度非恒漠定的餃漸變辟流運初動五、地下水站運動睜的特腿點§8售-2滲流幻玉基本霸定律一、騾達西化滲流絹定律：試驗款發(fā)現(xiàn)：Q∝砍A機J,(J=松hf/趟l)一、胡達西籠滲流襯定律Q攪=妥kA貞J或v=但kJk：滲畜流系居數(shù)，血反映虜土壤梅對水臣流運警動的很綜合膽作用車;v：斷面輝平均襪流速面,即滲詞流模騙型速垃度A。達西摘實驗樂是在牢等直刮徑圓呈筒內(nèi)域的均繼質(zhì)砂禮質(zhì)中刮進行掩的，術(shù)屬于均勻如滲流捆，斷浙面上醋各點段運動叉相同藥。即也稱腿為滲值流線猜性定謠律。實際衫上，姐大部嘉分地功下水底屬非劇均勻儉漸變鏈滲流。u=宏kJ二、留達西就滲流造定律宗的適歉用范暢圍實驗駕表明羅：當Re=＜l～10，J=吧u怨/k，當Re>1冠0時，J＝au＋bu2本章誕僅討豪論符差合達驕西定媽律的絮滲流蔑問題。三、滲流沿系數(shù)與巖前土的餐性質(zhì)患（如蠅顆粒習的大應小、硬成分犯、排龜列方遭式、健充填練狀況咳，裂販隙的蠅性質(zhì)項及其贊發(fā)育欄程度悅）和廳滲流天流體滅的物敢理性專質(zhì)（全如容貝重、雀粘滯崇性）啊有關(guān)量綱察為[喪LT-1]，扶常用共單位攔cm杜/s森或m盼/d民表示確定篇方法：實驗揉室測飾定法現(xiàn)場梯測定蛇法經(jīng)驗壁公式籮法:一、降杜比敏公式18災57椒年，贈法國續(xù)學者叉杜比為在達晃西定裹律的地基礎(chǔ)冤上提宰出了搭漸變序滲流駐的滲醫(yī)流定撕律—賭杜比吐公式相距余ds的兩后過流制斷面蘭測壓豬管水頭H1與H2，則由于鹿是漸令變流寶，過流管斷面稈上各喬點的歸水力限坡度混近似靠相等河，即§8-坡3恒定墾非均蓮勻漸矩變滲惕流一、買杜比皺公式根據(jù)詞達西皂定律漸變溪滲流魂過流勝斷面尤上各翁點流隨速可表示等為——杜比篇公式注意：杜比痕公式球與達叫西公秋式的不同二、漸變叼滲流她基本勞微分寇方程如圖蒼示為躁無壓樹恒定上漸變癥滲流刪。兩呀斷面?zhèn)g的賽測壓野管水搜頭差鏡為-次dH子=[(z+轎dz)+(h+希d置h)]-(z+似h)=d妄z剪+系dhJ==鈔(-i+)=根據(jù)域杜比內(nèi)公式縣，有三、輩漸變滲流右浸潤曲線的分析沒有么急流立、緩忙流，艱陡坡險、緩化坡之言分，鈴因此遙，滲藍流浸習潤線喜分析學，只諒分正瞎坡、吵平坡魔和負勻坡。1、桿順坡惡（i槳＞0惠）存在居均勻剝流，幟其流吼量為積分封即可條得到淚浸潤既線方渴程。①a區(qū)：h>h0(A>A0)伶dh/ds>0，a1壅水劣曲線宴。②b區(qū)喉：h<h0(A<A0)享dh/ds<0b2降水勻曲線。2.脫平坡跟（i從=0刻）（h12-h22）3.恭逆坡栽（i來＜0非）滲可流三、逗漸變滲流搞浸潤曲線的分析§8-4水茄平集正水構(gòu)錯筑物壟的滲土流1、水平集水構(gòu)偏筑物如集梅水廊蛾道、泰滲水撿管及翁滲渠速等2、垂直集水構(gòu)臉筑物：潛水嶼完整療井潛水少非完炊整井承壓冰水完覽整井承壓壇水非詢完整律井水平集水構(gòu)毀筑物設(shè)集暢水廊溉道橫驕斷面疼為矩計形，寬為b,i=0。取舞廊道裹右側(cè)胃分析珍，如丈圖示賺，L是影捎響范裁圍。亮在oZ處，積分槍得浸陵潤線冰方程將x＝愧L您，z豪=系H代入砍得單寬拼流量水平集水構(gòu)壟筑物一、潛水色完整框井一、潛水獵完整蓋井取距規(guī)井軸仗為r，浸五潤面胡高為z的圓包柱形縱過水濕斷面猶，根經(jīng)據(jù)杜樣比公捷式分離由變量彩，積個分得普通通完贈整井完浸潤聚線方潑程一、潛水漿完整素井當r=R時，z=H。代掙入上盞式得池井的段產(chǎn)水論量把h=裹H-S代入叉上式旗并整似理可肥得Q=1榨.3鋸66R主要施取決澡于土賄壤性冠質(zhì)，慢一般泄由現(xiàn)氣場抽蘆水試掘驗或半用經(jīng)搏驗公碗式計床算或設(shè)承董壓含棟水層周厚度臘為t同理月，可荷推出浸潤腎面方宣程最大告恒定踏抽水默量二、承壓逮完整欄井三、大口叫井1、遺假設(shè)含水桑層厚初度很釘大，恥地下泡水從婦半球西形的僅底部扎沿半板球半悼徑方研向流哈入，嫩過水及斷面披為與色井底惑同心滑的半諸球面兵，Q＝2諷πkr0S適用自于含嗽水層攀厚度慚很大2、平底籃不完趙整大勝口井加，其惱過流板斷面討為半輸橢球混面，集滲流蔬流線絮為雙繡曲線辣。Q＝奧4kr0S適用攜于含辮水層沫厚度袖較小四、井群勢流胡疊加故原理（一鳳）潛沫水完稱整井梅井群設(shè)在紫水平夸不透必水層耐上有n口潛股水完忘整井駝。A能為各番井影賀響范賴圍內(nèi)劃的一牧點，扶它距史各井救的距扮離分佳別為r1、r2、…晚、rn，各壯井的狹半徑鈔分別悼為r01、r02、…乒、r0n。各側(cè)井單兇獨抽幸水時喜井中殊水深檔分別斤為h1、h2、…肯、hn，它沉們在A點處幟的地駕下水船位分觀別為z1、z2、…牙zn。若各摔井抽悼水量齡相等平，即Q1=Q2=箏…丟=Qn=Q0/n=Q浸潤桑面方有程：總抽巴水量四、井群（二不）承壓遣完整撫井井爸群若各兄井抽坊水量側(cè)相等場，即Q1=Q2=陰…才=Qn=Q0/n=Q浸潤花面方材程：z=H-[l確gR-lg姐（r1·r2·…徑·rn）]總抽擋水量Q0=2靈.7郵32四、井秧群§8.吐6滲披流對秧建筑滅物安帖全穩(wěn)橋定的牢影響一、揚壓沾力滲流匹作用若在建余筑物謹基底撥上的偏壓力蛙稱為拜揚壓遠力利：能減歉輕地蹈基的隱荷載素，形榨成所譯謂的嫁“浮臂基礎(chǔ)積”；努可以接用人弓為控油制揚頑壓力貍的方唐法，競使建炭筑物聰初期拿沉降哀加快暴，縮按短地芳基的腫不穩(wěn)都定期趣。弊：地下殺水位尊變動敢時，倒由于鑒基礎(chǔ)建的荷藏載隨扒揚壓財力變床化而濫變化瀉，常必使基嗎礎(chǔ)受限力失述