工程巖土 課件 3.2.1認(rèn)識土的滲透性

認(rèn)識土的滲透性

主講教師：鄧小軍任務(wù)導(dǎo)入1998年九江大堤決口1998年8月7日，九江市長江大堤決口，滔滔洪水滾滾而下，轉(zhuǎn)瞬間，美麗的九江城便一片汪洋，駭目驚心。1.滲透的概念碎散性多孔介質(zhì)土三相體系孔隙流體流動任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性

水在土體孔隙中流動的現(xiàn)象稱為滲流

土具有被水等液體透過的性質(zhì)稱為土的滲透性任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性透水層不透水層防滲體壩體浸潤線土石壩壩基壩身滲流的例子透水層不透水層基坑板樁墻板樁圍護(hù)下的基坑開挖滲流1.滲透的概念滲流問題：滲透破壞1.滲透的概念任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性滲流滑坡降雨入滲引起的滑坡滲透特性強度特性變形特性互相關(guān)聯(lián)互相影響土力學(xué)重要課題2.滲透試驗與達(dá)西定律

水在土孔隙中流動的過程，稱為滲透或滲流，因水流速度不同而分為層流、紊流和混合流三種形式。層流：水在巖土空隙中流動時，水質(zhì)點有秩序地、互不混雜地流動。紊流：水在巖土空隙中流動時，水質(zhì)點無秩序地、互相混雜的流動?；旌狭鳎簩恿骱臀闪魍瑫r出現(xiàn)。任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性地下水在絕大多數(shù)自然條件下，流速較小，故多屬層流運動。任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性1856年法國學(xué)者達(dá)西（Darcy）對砂土的滲透性進(jìn)行研究。（1）滲透試驗實驗條件等徑圓筒裝入均勻砂樣，斷面為A；上下各置一個穩(wěn)定的溢水裝置——保持穩(wěn)定水流；實驗時上端進(jìn)水，下端出水；砂筒中安裝了2個測壓管；下端測出水量（outflow）——Q。LAh1h2QQ透水石h任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性試驗結(jié)果：式中：v------滲透速度，m/s；i------水力坡降（水頭梯度）；K-----滲透系數(shù)（permeabilitycoefficient）。發(fā)現(xiàn)土中單位時間滲流量q與土樣斷面積A及試樣兩端面的水頭差i成正比，而與流過的土樣長度L成反比，即任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性

表明：水在土中的滲透速度與試樣的水力梯度成正比。v=ki達(dá)西定律i-水力梯度k-滲透系數(shù)v-滲透速度，非真實流速（2）達(dá)西定律（線性滲透定律）

當(dāng)i=1時，v=k。這表明滲透系數(shù)k是單位水力坡降的滲透速度，它是表示土的滲透性強弱的指標(biāo)，一般由滲透試驗確定。任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性（3）達(dá)西定律適用范圍飽和砂土的滲透速度與水頭梯度呈線性關(guān)系。

飽和密實粘土，需要克服結(jié)合水的粘滯阻力后才能發(fā)生滲透；同時滲透系數(shù)與水力坡降的規(guī)律還偏離達(dá)西定律而呈非線性關(guān)系。ib計算起始水力坡降直線簡化v=kiivO砂土0iv密實粘土達(dá)西定律任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性

在礫類土和巨粒土中，若水頭梯度較大，水在其中的流動大多是紊流狀態(tài)，呈非線性關(guān)系；只有在較小的水頭梯度時，才可能是線性的。達(dá)西定律適用于飽和砂土、層流，不適用于紊流0iv礫土（3）達(dá)西定律適用范圍3.滲透系數(shù)的測定任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性(1)常水頭試驗-整個試驗過程中水頭保持不變。適用于透水性大（k>10-3cm/s）的土，例如砂土。達(dá)西定律(2)變水頭試驗—整個試驗過程水頭隨時間變化。

適用于透水性差，滲透系數(shù)小的粘性土。

任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性瞬時達(dá)西定律任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性4.影響滲透系數(shù)的因素土粒越粗，越渾園，越均勻時，滲透性就大。砂土中含有較多粉土，或粘土顆粒時，其滲透系數(shù)就大大降低。土的性質(zhì)水的性質(zhì)土的粒度成分孔隙比土的飽和度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造任務(wù)實施：認(rèn)識土的毛細(xì)性是單位土體中孔隙體積的直接度量土愈密實，孔隙比愈小，K值愈小。土的性質(zhì)水的性質(zhì)土的粒度成分孔隙比土的飽和度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造4.影響滲透系數(shù)的因素一般情況下飽和度愈低，K值愈小。因為低飽和土的孔隙中存在較多氣泡會減小過水面積，阻塞滲流通道，使土的滲透系數(shù)降低。水的含水量影響土的滲透系數(shù)。土的性質(zhì)水的性質(zhì)土的粒度成分孔隙比土的飽和度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造4.影響滲透系數(shù)的因素任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性4.影響滲透系數(shù)的因素擾動土樣比原狀土樣K值小黃土：k垂直﹥>k水平；粘性土層中有很薄的砂土夾層：k水平﹥>k垂直土的性質(zhì)水的性質(zhì)土的粒度成分孔隙比土的飽和度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性水的動力粘滯系數(shù)：溫度，水粘滯性，k土的性質(zhì)

水的溫度粒徑大小及級配孔隙比土的飽和度結(jié)構(gòu)和構(gòu)造4.影響滲透系數(shù)的因素任務(wù)實施：認(rèn)識土的滲透性任務(wù)小結(jié)：認(rèn)識土的滲透性鞏固提升任務(wù)一：