[2017年整理]土力学第三章土的渗透性
29页1、 土的渗透性的概念 水的渗透:指水在水力坡降的作用下,流过土中连通孔隙的现象。 土的渗透性:指土体具有让水透过的性能。 水力坡降:指土体两端的水头与要流过的土体厚度之比。 水要在土体中发生流动,必须达到一定的水力坡降。砂土的达西定律 砂土的达西定律:当水流处于层流状态时,砂土的渗透速度与水力坡降成正比。 砂土的渗透性:砂土颗粒较粗,颗粒之间不存在连接力,只要存在水力坡降,水在砂土中就会发生流动。 渗透系数:指水力坡降等于1时的渗透速度。反映土体渗透性的大小。粘性土的达西定律 粘性土的达西定律:当水流处于层流状态时,粘性土的渗透速度与水力坡降成正比。 起始水力坡降ib:由于粘性土的颗粒之间存在连接力所致。 粘性土的渗透性:相同水力坡降条件下,水在砂土中可以流动,而在粘性土中只有水力坡降大于起始水力坡降时才流动渗透系数的测定 试验方法:常水头试验、变水头试验 常水头试验:在试验过程中水头始终保持不变,适用于粗粒土。测定在一定时间内流出的水量计算渗透系数。 变水头试验:在试验过程中水头不断变化,适用于细粒土。测定水头下降一定高度所需要的时间计算渗透系数。渗透试验简图 常水头试验:试验过程中,
2、h保持不变 变水头试验:试验过程中, h随时间变化(下降)土的透水性划分 根据渗透系数的大小,土的透水性划分为三类:强透水性土:k10-2cm/s中等透水性土:k=10-3cm/s10-5cm/s弱透水性土:k ky 说明:1)如果成层土的厚度大致相同,而渗透系数又相差比较大的情况下,水平方向的渗透系数取决于透 水性最大一层的渗透系数;2)垂直方向的渗透系数则取决于最不透水一层的渗透系数。有效应力和孔隙水压力 外荷载分担:外加荷载作用在土体上,一部分由土颗粒承担,一部 分由孔隙水承担,一部分由孔隙气体承担。对于饱和土,外加荷载只由土颗粒和水承担。 总应力:指外荷载作用在土体上的总的应力。 有效应力:指土体中的土颗粒所承担的外荷载部分所产生的应力。 孔隙水压力:指土体中的水所承担的外荷载部分所产生的应力。 总应力、有效应力和孔隙水压力之间存在关系。有效应力原理 有效应力原理:指土体在外荷载作用下,孔隙水压力和有效应力之和始终等于总应力。孔隙水压力增加,必然引起有效应力减小;孔隙水压力减小,必然引起有效应力增大,增加的量和减小的量相等。计算简图 分析a-a、b-b水平面上的总应力、孔隙水应
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