全國(guó)工程地質(zhì)及土力學(xué)復(fù)習(xí)資料(自考02404)(完整版)(B)

1、全國(guó)工程地質(zhì)學(xué)和土力學(xué)復(fù)習(xí)資料(完整版)(b)第三章土壤滲透性和滲漏第一：土壤：由破碎的礦物顆粒組成，具有連續(xù)縫隙的多孔介質(zhì)。泄漏：水通過(guò)土壤的連續(xù)孔隙流過(guò)。滲透性：土壤滲透性能滲透力：水滲透土體，水通過(guò)土體作用形成的作用力二、達(dá)西定律：1.飽和土中的水滲流是水流運(yùn)動(dòng)的一種形式，必須遵循水力學(xué)的基本規(guī)律。2.測(cè)試中：z:此點(diǎn)的基準(zhǔn)o-o 的高度表示土壤水單位重量中的位能，即重力能量。u:土中水壓，又稱孔水壓，表示土中的壓力能量，u/rw(rw表示接受重量)表示孔縫中水壓力的水柱高度或壓力水頭(壓力水頭)表示該點(diǎn)的壓力能量。v:點(diǎn)的滲透速度，g表示重力加速度，v2/2g表示點(diǎn)的動(dòng)能。h:總水頭高

2、度，此點(diǎn)能量、壓力能量和動(dòng)能的總水頭(即能量)。3.位能和壓力勢(shì)能的總和(z u/rw)稱為壓力管道水。由于土壤顆粒的力增大，滲透流速很小，可以忽略不計(jì)。通常，壓力管道水頭表示泄漏的總水頭(即)。4.水力i:當(dāng)水沿滲透路徑方向流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生整個(gè)水頭的損失系數(shù)。這意味著單位滲透路徑的水頭損失。也就是說(shuō)，正在測(cè)試：i:水力梯度，無(wú)人駕駛。其中減號(hào)表示水流方向的水頭損失。 l:穿透路徑的長(zhǎng)度。 h:與通過(guò)路徑長(zhǎng)度 l對(duì)應(yīng)的水頭損失(水頭差)5.測(cè)試中：q:滲透流量(cm/s或m/d)，通過(guò)土壤采樣截面面積a到單位時(shí)間流的徑流q=v/t，v是時(shí)間t內(nèi)流動(dòng)的水量。答：土壤樣品的橫截面積，包括土壤顆粒和縫隙

3、。v:通過(guò)流動(dòng)速度或剖面平均滲透速度(mm/s或m/d)。k:反映土壤滲透性能的系數(shù)，相當(dāng)于單位水力梯度(i=1)中的滲透流速(平均滲透率)，因此在尺寸和流速(mm/s或m/d) darcy法則中，滲透流速v不是水在土壤間隙中流動(dòng)的實(shí)際平均流速。6.達(dá)西定律的適用范圍主要與土壤中滲透水流的流動(dòng)狀態(tài)(在層流狀態(tài)下適用，湍流狀態(tài)不適用)有關(guān)，也與土石方的液體特性、土石方的大小、形狀、礦物成分和水的相互作用有關(guān)。7.影響土壤的滲透因素：滲透水的性質(zhì)、土壤顆粒大小等級(jí)、空隙比、礦物成分、旁觀者結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)。粗粒土的滲透性主要由孔通道的橫截面面積決定。粉土滲透性的主要因素不是土壤有效粒徑，而是顆粒礦物

4、土滲透性的塊狀直徑。粘性土的滲透性因素主要是粘土礦物表面的活性作用，是原相結(jié)構(gòu)土的孔隙比大小。粘性土沉積層的滲透性往往是各向異性，垂直和水平的滲透率不同。8.起始水力漸層i0:水力漸層非常小，不會(huì)發(fā)生滲透。達(dá)到斜度時(shí)，發(fā)生滲透。此漸層稱為起始漸層。i i0才會(huì)發(fā)生滲透。此時(shí)，致密黏土中的顆粒有較厚的粘結(jié)膜，顆粒徐璐接近，阻礙自由通過(guò)，達(dá)到一定的水力梯度時(shí)，客戶服務(wù)結(jié)合膜的電阻才會(huì)發(fā)生泄漏三、滲透系數(shù)的確定1.滲透系數(shù)測(cè)量可分為現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)有常數(shù)頭實(shí)驗(yàn)和變量頭考試。2.上頭測(cè)試： (格式中：l:樣本長(zhǎng)度；a:截面面積t:時(shí)間；壓力測(cè)量管頭差異；v:測(cè)量歷時(shí)t流過(guò)樣品的水量)可變頭

5、測(cè)試：或4.油網(wǎng)的性質(zhì)：一流線和等地勢(shì)線徐璐正交。如果希望中的等時(shí)線之間的差異等于等時(shí)線之間的差異，那么網(wǎng)格的長(zhǎng)寬比是恒定的。長(zhǎng)寬比為1時(shí)，希望是曲線正方形，相鄰兩個(gè)等視線之間的水頭損失相等。相鄰兩條流線之間的水流通道稱為油口，在希望中，各油組的流量相同。5.滲透力：水從土中滲透，遇到土架的阻力，水也對(duì)土架施加推力。單位體積土架受到的推力稱為滲透力滲透力的大小與單位體積內(nèi)水流的阻力大小相同，方向相反，因此滲透力是單位。大小與水力坡率成比例，并與泄漏(或流線)的方向一致6、臨界液壓傾斜有效重癥(浮動(dòng)重癥)(格式中：e:空位；飽和體密度；gs:比重)處于滲透損傷狀態(tài)時(shí)7.三投手流從下到上作用于沙土

6、，當(dāng)沙土的有效重癥(浮力)為時(shí)，沙土?xí)粷B透力懸浮，從而失去穩(wěn)定性。(阿爾伯特愛(ài)因斯坦，北極高速，成功)當(dāng)時(shí)的沙子將處于懸在空中的臨界狀態(tài)八、泄漏引起的工程常見(jiàn)問(wèn)題？滲透變形(滲透破壞):滲透力大，引起土壤顆粒的運(yùn)動(dòng)，甚至把土壤顆粒排出體外，使土壤變形和破壞。(土木建筑和地基因滲流的作用而變形或破壞)，其表現(xiàn)形式為1，運(yùn)土2，管井3。接觸運(yùn)土4，接觸精煉。土方調(diào)配：當(dāng)滲透向上上升時(shí)，發(fā)生土體表面局部隆起或土體顆粒同時(shí)漂浮和移動(dòng)的現(xiàn)象。(粘土引起沃土，屬于沃土型土壤。)冠：由于滲透水流的作用，土體中的微小土粒在粗土粒之間的孔通道中隨著水流移動(dòng)和逸出的現(xiàn)象。(寬容型土壤)。9.防止?jié)B透變形的措施：

7、為了降低水力梯度，可以采用降低水頭、增加滲透路徑等方法?？梢栽跐B透流出中增設(shè)過(guò)濾層，施加壓力，或者在建筑物下游設(shè)計(jì)減壓井、減壓井等，使?jié)B透物的流動(dòng)順利流出。10.有效應(yīng)力：作用于土壤顆粒骨架并有效地改變土壤力學(xué)特性的作用力稱為有效應(yīng)力孔隙水壓力：由于水的重量增加的壓力，樣本土壤樣本的空隙率不會(huì)發(fā)生任何變化，樣本土壤的機(jī)械性質(zhì)也不會(huì)發(fā)生變化，無(wú)法測(cè)量樣本生成體積變化。此應(yīng)力稱為中性應(yīng)力，也稱為孔隙水壓力()(格式中：總應(yīng)力；有效應(yīng)力：孔隙水壓力；)，以獲取詳細(xì)信息11、靜態(tài)水條件下的孔隙水壓力和有效應(yīng)力水中浸水的飽和土體、浸水深水設(shè)置、土壤的飽和容積重量如下。土下有深度的a-a平面中的總應(yīng)力是孔

8、間隙水壓。根據(jù)有效應(yīng)力原理，a-a平面中的有效應(yīng)力為：由此可見(jiàn)，靜水條件下的孔隙水壓力以研究平面單位面積的水流重量與水深成正比，分布成三角形。有效應(yīng)力是所研究平面的單位面積土柱的有效重量，與土層填埋深度成正比，與土面的靜態(tài)水位無(wú)關(guān)，呈三角形分布。12、穩(wěn)定滲流時(shí)的孔隙水壓力和有效應(yīng)力 h: h:a-a-a面的孔隙水壓力因泄漏造成水頭損失而減少h與整數(shù)相比，a-a平面中的總應(yīng)力保持不變，孔間隙水壓減小，有效應(yīng)力相應(yīng)增加。因此，在總應(yīng)力不變的條件下，證明了孔隙水壓力減小等于有效應(yīng)力增加。與自頂向下滲透情況相比，孔間隙壓力增大，有效應(yīng)力相應(yīng)減少。如果繼續(xù)增加頂部滲流的水位差h，直到a-a平面中的孔間

9、隙水壓等于總應(yīng)力，則表明有效應(yīng)力為零是土壤的臨界條件，因此有效應(yīng)力為零也是理論上上游土壤的臨界條件。摘要：名詞說(shuō)明1.滲透力：水滲入土體，水作用于土粒而形成的作用力稱為滲透力2.水力漸層：有流網(wǎng)隨機(jī)格線的水力漸層是相鄰二等地勢(shì)線的水頭差除以相鄰二等地勢(shì)線的平均長(zhǎng)度3.流動(dòng)土壤：當(dāng)泄漏向上流動(dòng)時(shí)，土體表面局部隆起或土粒子群同時(shí)發(fā)生懸浮和移動(dòng)的現(xiàn)象稱為油土4.管道浪涌：管道流入是滲透變形的另一種形式，是指由于滲透水流的作用，土體中的微小土粒在粗土顆粒之間的孔通道中隨著水流移動(dòng)和流失的現(xiàn)象單答型1.泄漏引起的工程問(wèn)題有多少？答：(1)泄漏(2)滲透變形(3)基坑降水引起的地基沉降影響滲透性的因素是什么？答：(1)粗土顆粒的滲透性主要是孔通道的橫截面積(2)粉質(zhì)土流滲透性的主要影響因素，不是有效顆粒，而是由顆