土力学-土的渗透和渗流.ppt

第三章 土的渗透和渗流 本章基本假定： 孔隙连通，土骨架不变 孔隙水为粘滞性流体 土体为均匀、连续的 服从达西渗流定律 3.2 土的渗透性和渗流定律 一、土的渗透性 1、渗流速度：单位时间、单位面积的渗流量 2、水头和水力坡降 多孔介质流体力学理论 中能量是用水头来表示 Bernoulli’s Equation 水力梯度i: 单位长度总水头的变化 二、达西渗流定律： 1856年法国学者Darcy根据试验结果建立下式 v—渗流速度（宏观平均值） k—渗透系数 q—单位时间流过截面A的水量（平均流量） A—垂直于渗流方向土的截面面积 Q—总流量（通过确定面积A） t —渗流时间 渗透系数k的确定方法 1、常水头试验 试验时保持流入水量等于 流出水量: 2、变水头试验 a—细管截面面积 A—土样截面面积 3、? 抽水试验 稳定后，单位时间流入井内的水量q为: 例3.1 求：（1）截面的位置水头、压力水头和总水头 （2）截面和截面的水头损失和水力梯度 解： 水力梯度： 3.3 渗流破坏和控制 渗透力的计算:单位土体内土颗粒所受的渗流作用力（由水力梯度引起）称为渗透力，它是体积力 土体受力有两种分析方法： 1、土—水整体分析方法（见图3.8等号左端） 土和水总重量 w=rsat·L·A 土样本两端边界上的水压力：rwhw 和 rwh1 土样下端过滤网对土样的反力：P 2、土骨架与孔隙水分开考虑（见图3.8等号右端） （1）土骨架反力 土粒有效重量：w’=r’·L·A 向下的总渗透力：J=j·L·A 滤网向上的支承力：P （2）孔隙水的受力 ● 孔隙水重量+土粒浮力之反力 （3）渗透力的计算 考虑下图的平衡条件得： 由上式可知：渗透力是一种体积力（而不是面力），其量纲与rw相同 渗透力的大小和水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致。 （4）临界水力梯度 当iicr不能发生渗流破坏; 当i≥icr可能发生渗流破坏 讨论:上式是渗流破坏的必要条件，但不是充分条件，应检验有效应力是否为零 解：设c—c是位能为零的位置 H—总水头；h—静水头； z—位置水头；△H—总水头差 （1）hc=90，zc=0, Hc=hc+zc=90cm （2）△H=30cm，H2=△H×30%=9cm 习题： * * *