土的渗透性及渗透稳定确定.pptx

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1、渗漏(渗流量问题)因渗透而引起的水量损失，影响闸坝蓄水等经济效益。如：坝、围堰、水库、集水建筑物等。渗透稳定(渗透变形问题):土的稳定性受到渗流破坏，土体颗粒流失，关系工程成败。如：水工建筑物地基、挡水建筑物等。渗流控制问题：当渗流量或渗透变形不满足设计要求时，要研究如何采取工程措施进行渗流控制。土的渗透性研究主要包括以下三个方面渗流模型：1、不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主 要流向；2、不考虑土体中颗粒的影响，认为孔隙和土粒 所占的空间之和均为渗流所充满。第二章 土的渗透性及渗透稳定第1页/共48页滑坡第2页/共48页溃坝第3页/共48页管涌第4页/共48页防渗墙防渗墙防渗墙射水法施工

2、防渗墙第5页/共48页管涌的治理管涌的治理反滤倒渗反滤围井蓄水反压第6页/共48页渗流量渗透变形土石坝防渗斜墙及铺盖浸润线透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流第二章 土的渗透性及渗透稳定第7页/共48页渗水压力渗流量渗透变形透水层不透水层基坑板桩墙板桩围护下的基坑渗流第二章 土的渗透性及渗透稳定第8页/共48页渗流量透水层不透水层天然水面水井渗流漏斗状潜水面Q第二章 土的渗透性及渗透稳定第9页/共48页渗流量原地下水位渗流时地下水位渠道渗流第二章 土的渗透性及渗透稳定第10页/共48页渗流滑坡渗流滑坡第二章 土的渗透性及渗透稳定第11页/共48页渗流量渗透变形渗水压力渗流滑坡土的渗透性及渗透规律二

3、维渗流及流网渗透力与渗透变形土坡稳定分析挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 基坑等地下施工边坡渗流第二章 土的渗透性及渗透稳定第12页/共48页2.1土的毛细性毛细现象：土中的水在表面张力作用下沿细的孔 隙向上以及向其他地方移动的现象。毛细水：细微孔隙中的水 一、土层中的毛细水带土层中由于毛细现象所润湿的范围 第二章 土的渗透性及渗透稳定第13页/共48页土中毛细现象1.正常毛细水带（毛细饱和带）位于毛细水带的下部，与地下潜水连通。随地下水位的升降而做相应的移动 2.毛细网状水带位于毛细水带的中部 3.毛细悬挂水 位于毛细水带的上部 2-1 土的毛细性 第二章 土的渗透性及渗透稳定第14页/共

4、48页二、毛细压力 第二章 土的渗透性及渗透稳定2-1 土的毛细性 毛细压力：土粒接触面上存在毛细水，由于土粒表面的润湿作用，使毛细水形成弯面。在水和空气的分界面上产生表面张力是沿弯液面切线方向作用，它促使土粒互相靠拢，在土粒接触面上产生压力，称为毛细压力 假定=0,毛细压力2rTcos+ucr2 =0对砂土强度的影响:毛细边角水,假凝聚力第15页/共48页2-2 达西定律及其适用范围 一Darcy定律二Darcy定律的适用范围水在土中渗透的基本规律第二章 土的渗透性及渗透稳定第16页/共48页h1h2L2-2 达西定律及其适用范围 一.Darcy定律Darcy 定律:在层流状态的渗流中，渗透

5、速度v与水力坡降i的一次方成正比。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时的渗流速度单位：mm/s,cm/s,m/s,m/day水力坡降：第二章 土的渗透性及渗透稳定第17页/共48页注意：AAvV：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 AvQVA VsAv2-2 达西定律及其适用范围 第二章 土的渗透性及渗透稳定第18页/共48页二.达西定律适用条件上限：粗粒土 vvcr砾石类土中的渗流不符合达西定律砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/s可以用粒径来描述Darcy定律的范围 ivovcrivoi0层流（

6、线性流）大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土 两种特例下限：粘性土致密的粘土 ii0,v=k(i-i0)2-2 达西定律及其适用范围 第二章 土的渗透性及渗透稳定第19页/共48页室内试验测定方法野外试验测定方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一.渗透试验简介 2-3渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第20页/共48页1.室内试验方法1常水头试验法一.渗透试验简介 结果整理试验装置：如图试验条件:h，A，L=const量测变量:Q，t适用土类：透水性较大的砂性土2-3 渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第21页/共48页2.室内试验方法2变

7、水头试验法试验装置：如图试验条件:h变化，A，L=const量测变量:h，t透水性较小的粘性土常水头法仅适用于：透水性较大的砂性土一.渗透试验简介 2-3 渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第22页/共48页tt+t结果整理:理论依据:t时刻：htdh流入量：流出量：连续性条件：选择几组h1,h2,t，计算相应的k，取平均值一.渗透试验简介 2-3 渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第23页/共48页常水头试验变水头试验条件已知测定算定取值h=consth变化h，A，LQ，t重复试验后，取均值a，A，Lh，t3.室内试验方法不同时段试验，取均值适用粗粒土粘性土一.渗

8、透试验简介 2-3 渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第24页/共48页4.野外测定方法抽水试验和注水试验法优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数地下水位测压管水面井抽水量Qr1rr2dhdrh1hh2不透水层观察井A=2rhi=dh/dr缺点：费用较高，耗时较长实验方法：理论依据：一.渗透试验简介 2-3 渗透系数及其确定方法第二章 土的渗透性及渗透稳定第25页/共48页二.渗透系数的应用 通过室内渗透试验（常水头、变水头）测定。渗 透系数可用做判断透水强弱，选择坝体填筑土料。强透水层中等透水层相对不透水层K10-2cm/sK=10-310-5cm/sK0 水在流动时，水流受到

9、来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。渗透力 j 渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致。渗透变形渗透力h1hh222hwL土样滤网贮水器a b112-4渗流作用下土的应力状态第二章 土的渗透性及渗透稳定第36页/共48页A=1则土粒对水流的阻力为：根据力的平衡，渗流作用于试样的总渗透力J应和土粒对水流的阻力F大小相等方向相反：渗透力:h1hh222hwL土样滤网贮水器a b112-4渗流作用下土的应力状态第二章 土的渗透性及渗透稳定第37页/共48页渗透力的性质物理意义：渗流作用于单位土体的力（kN/m），是渗流对土粒的作用力，为体积力。j=wi大小

10、：方向：与渗流方向一致作用对象：土骨架2-4渗流作用下土的应力状态第二章 土的渗透性及渗透稳定第38页/共48页基本类型 一、渗透变形 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 2-5 渗透变形 第二章 土的渗透性及渗透稳定第39页/共48页土粒间不存在接触应力，处于即将被浮动的临界状态。当时，土粒被渗流夹带向上浮动。总渗透力：浮 重：当时，有效应力：渗透变形的危害：a、土粒被渗流带走，地基中形成过通穴道，上部结构倒塌；b、滑坡。2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第40页/共48页粘性土k1k2砂性土k2坝体1、流土渗流原因：在渗流作用下，粘性土或无粘性

11、土体中某一范围内的颗粒或颗粒群同时发生流动的现象。下游的土坡局部面积出现被渗流带走并导致坡面出现局部滑动。当iicr时,发生渗透破坏。流砂产生的原因：1.水在土中自下而上渗流 2.JW二、渗透变形的基本形式（渗透破坏）（一）、基本形式2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第41页/共48页2、管涌原因：内因 有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙外因渗透力足够大 在渗流作用下，无粘性土土体中的细小颗粒，通过粗大颗粒的孔隙，发生移动或被水流带出的现象。管涌管涌破坏（一）、基本形式2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第42页/共48页流土与管涌的比较 流土土体局部范围的颗粒同时发生移动管

12、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2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第43页/共48页（二）形成条件Fs:安全系数1.52.0 i :允许坡降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：2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第44页/共48页a、粘性土及的匀粒砂土，在一定水力坡降下，易发生流土。b、级配不连续，细粒，管涌；细粒，流土。c、正常级配，管涌；，流土。D0孔隙的平均直径 指某粒径的土粒含量为5%、3%所对应的粒径。2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第45页/共48页三、临界坡降临界坡降：使土体开始渗透变形的水力坡降。a.流土：b.管涌：经验公式 2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第46页/共48页四、防治措施 增大i：下游增加透水盖重 防治流土土石坝防渗斜墙及铺盖浸润线透水层不透水层减小i ：上游延长渗径；下游减小水压防治管涌改善几何条件：设反滤层等改善水力条件：减小渗透坡降2-5渗流变形第二章 土的渗透性及渗透稳定第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页