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1、1,土的渗透性,第三章,2,3-1概述,碎散性,多孔介质,三相体系,孔隙流体流动,渗流,水、气等流体在土体等多孔介质的孔隙中流动的现象,渗透性,土体等多孔介质具有被水、气等流体透过的性质,渗透特性强度特性变形特性,非饱和土的渗透性,饱和土的渗透性,能量差,3,2.达西定律,渗透定律,在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。,二.渗透试验与达西定律,注意：,A,Av,v：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度,vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度,A Av,QvA vsAv,k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数,物理意义：水力坡降i1时的
2、渗流速度,单位：mm/s,cm/s,m/s,m/day,4,适用条件：,层流（线性流）,二.渗透试验与达西定律,岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂土或一般粘土，均属层流范围在粗粒土孔隙中，水流形态可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数Re进行判断：,Re5时层流Re 200时紊流200 Re 5时为过渡区,5,（1）粗粒土：砾石类土中的渗流常不符合达西定律砂土中渗透速度 vcr,i,v,o,vcr,i,v,o,i0,两种特例：,（2）粘性土：致密的粘土 i i0,v=k(i-i0),二.渗透试验与达西定律,6,三.渗透系数的测定及影响因素,室内试验测定方法野外试验测定方
3、法,常水头试验法,变水头试验法,井孔抽水试验,井孔注水试验,1.测定方法,7,3.3 渗透力与渗透破坏类型,一.渗透力,1、试验观察,渗透变形,渗透力,二.渗透变形（渗透破坏）,2、物理本质,3、计算方法,土水整体分析,土水隔离分析,8,渗透力的性质,物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力,j=wi,大小：,方向：与 i 方向一致（均质土与渗流方向一致）,作用对象：土骨架,一.渗透力,9,基本类型,二.渗透变形（渗透破坏）,流土,管涌,土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏,形成条件,防治措施,10,1.基本类型,二.渗透变形（渗透破坏）,流土,在向上的渗透作用
4、下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象,渗流,原因：,和土的密实程度有关,11,1.基本类型,管涌,原因：,内因 有足够多的粗颗粒形成大于细粒径的孔隙通道,外因渗透力足够大,在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。,管涌,管涌破坏,二.渗透变形（渗透破坏）,12,1.基本类型,流土与管涌的比较,流土,土体局部范围的颗粒同时发生移动,管涌,只发生在水流渗出的表层,只要渗透力足够大，可发生在任何土中,破坏过程短,导致下游坡面产生局部滑动等,现象,位置,土类,历时,后果,土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动,可发生于土体内
5、部和渗流溢出处,一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土,破坏过程相对较长,导致结构发生塌陷或溃口,二.渗透变形,13,2.形成条件,Fs:安全系数1.52.0,二.渗透变形,i:允许坡降,i icr:,i=icr:,i icr:,土体处于稳定状态,土体发生流土破坏,土体处于临界状态,流土,经验判断：,无压重时：,14,3.4 有效应力原理,土,孔隙水,固体颗粒骨架,+,三相体系,对所受总应力，骨架和孔隙流体如何分担？,孔隙气体,+,总应力,总应力由土骨架和孔隙流体共同承受,它们如何传递和相互转化？,它们对土的变形和强度有何影响？,受外荷载作用,Terzaghi（1923）有效应力原理固结理论
6、,土力学成为独立的学科,孔隙流体,15,孔隙水压力的作用 对土颗粒间摩擦、土粒的破碎没有贡献，并且水不能承受剪应力，因而孔隙水压力对土的强度没有直接的影响；它在各个方向相等，只能使土颗粒本身受到等向压力，由于颗粒本身压缩模量很大，故土粒本身压缩变形极小。因而孔隙水压力对变形也没有直接的影响，土体不会因为受到水压力的作用而变得密实。,变形的原因 颗粒间克服摩擦相对滑移、滚动与 有关；接触点处应力过大而破碎与 有关。,试想：海底与土粒间的接触压力哪一种情况下大？,1m,z=u=0.01MPa,104m,z=u=100MPa,强度的成因 凝聚力和摩擦与 有关,一.有效应力原理的基本概念,（2）,（1
7、）,土的变形与强度都只取决于有效应力,16,自重应力情况,二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算,(1)静水条件,地下水位,海洋土,毛细饱和区,(2)稳定渗流条件,17,二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算,(1)静水条件,地下水位,地下水位下降引起 增大的部分,=-u,u=wH2,u=wH2,=-u=H1+satH2-wH2=H1+(sat-w)H2=H1+H2,地下水位下降会引起增大，土会产生压缩，这是城市抽水引起地面沉降的主要原因之一。,18,H,h,砂层，承压水,粘土层sat,H,h,砂层，排水,sat,(2)稳定渗流条件,3.5 有效应力原理,3 土体中的应力计算,1.自重应力情况,二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算,向上渗流,向下渗流,19,土水整体分析,A,向上渗流:,向下渗流:,二.饱和土中孔隙水压力和有效应力的计算,渗流压密,渗透压力:,
