第三章_土的渗透性.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 有效应力原理 当总应力保持不变时，孔隙水应力和有效应力可以相互转化，即孔隙水应力减小（增大）等于有效应力的等量增加（减小） 非常重要！！ * 静水条件下水平面上的孔隙水应力和有效应力 * 稳定渗流作用下水平面上的孔隙水应力和有效应力 向下渗流 * 稳定渗流作用下水平面上的孔隙水应力和有效应力 向上渗流 * 流土临界条件 当a-a平面上的孔隙水应力增加到与总应力相等，即有效应力降为零，有 上式为流土的临界条件，所以可以认为流土的临界条件为那里的有效应力等于零 * 根据流网确定孔隙水应力 * 超孔隙水压力 由渗流或荷载引起的超过静水位的孔隙水压力称为超孔隙水压力 对于稳定渗流，由于水头是常数，因而起超孔隙水压力将不随时间变化 对于荷载引起的超孔隙水压力，将随时间而变化，其变化规律仍然服从有效应力原理。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 渗流力的概念 * 渗流力的概念 * 渗流力的概念 * 渗流力的概念 1点，渗流力与重力方向一致，渗流力促使土体压密，对稳定有利 2点，3点，渗流力与重力方向正交，对稳定不利 3点，渗流力与重力方向相反，对稳定特别不利 * 渗透变形的形式 按照渗透水流引起的局部破坏特征，渗透变形可分为流土和管涌两种基本形式 流土是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。 基坑或渠道开挖时所出现的流砂现象是流土的一种常见形式 * 流土 * 流土 * 管涌 管涌指在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。主要发生在砂砾土中。 * 管涌 * 管涌的治理 反滤倒渗 * 管涌的治理 反滤围井 * 管涌的治理 蓄水反压 * 整体破坏－水库塌岸 * 按渗透变形划分土的类型 管涌土 非管涌土 在很大的水力梯度下也不会发生管涌 在不大的水力梯度下就可以发生管涌 流土型 管涌型 * 管涌土的划分 管涌土 发展性管涌土 非发展性管涌土 管涌型土 过渡型土 流土型土 非管涌土 土 * 土的类型与渗透变形型式 粘性土 无粘性土 过渡型土 只有流土而无管涌 与土的颗粒组成、级配和密度等因素有关 与密度有关，大密度流土，小密度管涌 * 土的临界水力梯度 抗渗强度：土体抵抗渗透破坏的能力，通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为临界水力梯度或抗渗梯度。 * 流土型土的临界水力梯度 逸出处单位土体 临界水力梯度 * 流土型土的临界水力梯度 流土的临界水力梯度决定于土的 物理性质，当土的比重和孔隙率已知 时，则土的临界水力梯度是一定值， 一般在0.8~1.2之间 根据竖向渗流不考虑周围土体的 约束作用情况下推得的，因此，按此 式求得临界水力梯度偏小，一般比试 验值要小15％～20％ * 黏性土的临界水力梯度 黏性土由于粒间粘结力的存在，其临界水力梯度较大。 黏性土与无粘性土的流土破坏机理不同，后者是由于渗流力的作用，前者则还与土体表面的水化崩解作用（水稳性）以及渗流出口临空面的孔径有关。水科院建议对粘性土 * 逸出梯度与渗透稳定 流土一般发生在渗流逸出处。因此只要求出渗流逸出处的水力梯度，就可判别流土的可能性。 土处于稳定状态 土处于临界状态 土处于流土状态 * 逸出梯度与渗透稳定 渗透逸出的水力梯度实际上是不可求出的，通常是把渗流逸出处的流网网格的平均水力梯度作为逸出梯度。 在设计时，为保证建筑物的安全，通常要求将逸出梯度限制在容许梯度之内 * 管涌型土的临界水力梯度 管涌是单个土粒在土体中移动和带出，水科院提出的管涌土临界水力梯度的计算公式为 根据渗流场中单个土粒收到的渗流力、浮力以及自重作用时的极限平衡条件，并结合试验资料分析而得到 * 管涌土的临界水力梯度 流 速 与 水 力 梯 度 的 关 系 * 临界水力梯度与不均匀系数的关系 土的不均匀系数越大，临界水力梯度越小。 结论不是绝对的 * 临界水力梯度与细料含量的关系 渗透变形特性主要取决于细料的含量，或者说取决于细料填充粗料孔隙的程度。 * 临界水力梯度与渗透系数的关系 无粘性土的渗透性与渗透变形特性有着直接的关系，对于不均匀土，如果透水性强，抵抗渗透变形的能力就差，如果透水性弱，抵抗渗透变形的能力就强 * 防止渗透变形的方法 减小水力梯度（降水头，增加渗径）水平防渗 在渗流逸出处加盖压重或设置反滤层 垂直防渗 * 饱和土体中的孔隙水应力 孔隙水应力：饱和土体中由孔隙水来承担或传递的应力定义为孔隙水应力，