1、土石壩土石壩防滲斜墻及鋪蓋浸潤線浸潤線透水層不透水層土石壩壩基壩身滲流土石壩壩基壩身滲流第1頁/共52頁透水層不透水層基坑板樁墻板樁圍護下的基坑滲流板樁圍護下的基坑滲流第2頁/共52頁透水層不透水層天然水面天然水面水井滲流水井滲流漏斗狀潛水面漏斗狀潛水面Q第3頁/共52頁滲流滑坡滲流滑坡第4頁/共52頁2.2土的水理性2.2.1土的毛細水性質(zhì)2.2.2凍土因素：土的類型、水、溫度第5頁/共52頁滲流中的水頭與水力坡降滲流中的水頭與水力坡降A(chǔ)BLh1h2zAwAu wBu zBh h00基準面基準面水力坡降線水力坡降線g2vuzh2w wAA1uzh wBB2uzh hhh21 wuzh Lhi

2、 總水頭總水頭:單位重量（容重）水體所具有的能量單位重量（容重）水體所具有的能量 z：位置水頭：位置水頭 u/u/w w：壓力水頭：壓力水頭V2/(2g)：流速水頭流速水頭0 0A A點總水頭：點總水頭：B B點總水頭：點總水頭：總水頭：總水頭：水力坡降：水力坡降：第6頁/共52頁1856年，法國學(xué)者達西（Darcy,H.）根據(jù)砂土滲透實驗，發(fā)現(xiàn)水的滲透速度與水力坡降成正比 即達西定律：kiLhkv第7頁/共52頁試驗前提：試驗前提：層流層流h，q A，q L， qLhAq斷面平均流速斷面平均流速水力坡降水力坡降A(chǔ)qv Lhi iv 1.1.滲透試驗滲透試驗試驗條件試驗條件: : h1，A，L

3、量測變量量測變量: : h2，Q，th=h1-h2kiv vAtlAtQq第8頁/共52頁 達西定律適用條件層流（線性流）大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性較重的粘性土砂土的水力梯度與滲透速度呈線性關(guān)系，符合達西滲透定律。第9頁/共52頁粗粒土：礫石類土中的滲流不符合達西定律 兩種特例兩種特例粘性土：clay致密的粘土 ivovcrikv ivoi0clayv=k(i - i0 )kiv 第10頁/共52頁2.52.5. . 滲透系數(shù)k k的測定室內(nèi)試驗測定方法室內(nèi)試驗測定方法野外試驗測定方法野外試驗測定方法常水頭試驗法常水頭試驗法變水頭試驗法變水頭試驗法井孔抽水試驗井孔抽水試驗井孔注水試驗井

4、孔注水試驗測定方法測定方法粗粒土細粒土第11頁/共52頁 室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法1 1常水頭試驗法常水頭試驗法i=h/LQv=kihtAQLk適用土類：適用土類：透水性較大的砂性土透水性較大的砂性土帶入慮石量筒2.5.1 室內(nèi)試驗測定方法=vAt=qtAtLhkQ 第12頁/共52頁 室內(nèi)試驗方法室內(nèi)試驗方法2 2變水頭試驗法變水頭試驗法試驗條件試驗條件: : h h變化，變化，A A，L L透水性較小的粘性土透水性較小的粘性土第13頁/共52頁tt+ tdQ= - adhdQ=vAdt流入量流入量：流出量：流出量：hdhkAaLdt2121hhtthdhkAaLdt2112hhlnkAaL

5、tt2112hhln)tA(taLk=kiAdtAdtLhk- adhAdtLhk第14頁/共52頁2.5.2 2.5.2 層狀地基的等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù)確立各層的確立各層的k ki i根據(jù)滲流方向確定等效滲流系數(shù)根據(jù)滲流方向確定等效滲流系數(shù)天然土層多呈層狀天然土層多呈層狀第15頁/共52頁LH1H2H3Hhk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水層不透水層水平滲流水平滲流條件條件: :Lhiii ixxqq iHH等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): :qx=vxH=kxiHqix=kiiiHi iixHkH1kkxiHkiiiHi1m第16頁/共52頁豎直滲流豎直滲流:H1H2H3Hhk

6、1k2k3xzv條件條件: :vvi ihh iHH等效滲透系數(shù)等效滲透系數(shù): :vi = ki (h hi i/ /Hi)iiiikHvh zkvHh iiizkHvkvH iizkHHkHhkVzizzqq 第17頁/共52頁算例說明算例說明 day/m100k,m0 . 1Hday/m1k,m0 . 1Hday/m01. 0k,m0 . 1H332211 day/m67.33HHkkiix day/m03. 0kHHkiiz H1H2H3Hk1k2k3x第18頁/共52頁.3影響因素影響因素 粒徑大小及級配粒徑大小及級配孔隙比孔隙比礦物成分礦物成分結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)土粒特性、流體特

7、性）土粒特性、流體特性）(fk l水的動力粘滯系數(shù)水的動力粘滯系數(shù)l飽和度（含氣量）（飽和度低，飽和度（含氣量）（飽和度低，滲透性差滲透性差) )封閉氣泡對對k k影響很大，影響很大，第19頁/共52頁.二維滲流及流網(wǎng)應(yīng)用 流 網(wǎng)滲流場中的兩族相互正交曲線等勢線和流線所形成的網(wǎng)絡(luò)狀曲線簇。 流 線水質(zhì)點運動的軌跡線。 等勢線測壓管水頭相同的點之連線 。 流網(wǎng)法通過繪制流線與勢線的網(wǎng)絡(luò)狀曲線簇來求解滲流問題。Hh0第20頁/共52頁ABCDHh h00 繪制方法繪制方法根據(jù)滲流場根據(jù)滲流場的邊界條件的邊界條件確定邊界流線和首尾等勢線正交性正交性曲邊正方形曲邊正方形初步繪制流網(wǎng)作流網(wǎng)

8、圖時：相鄰兩條流線之間通過的流量相等 相鄰兩條等勢線之間的勢能差值相等流網(wǎng)特點：與上下游水位變化無關(guān) h為常量等勢線上各點測管水頭h相等第21頁/共52頁1.上下游水位差 hlhi /lhkikvi slNhkskiAvqd 5 任意網(wǎng)格內(nèi)的滲透速度6任意兩相鄰流線間單位寬度流量4水力坡降l為該網(wǎng)格處流線的平均長度Hh0lsls2.相鄰兩條等勢線之間的水頭損失 h=h/NdNd等勢線間隔數(shù)3.孔隙水壓力 u=HwH測壓管水柱高度s為該網(wǎng)格處平均等勢線長度，取s= l7總單位寬度流量dffNNkhqNqq Nf流線間隔數(shù) 流網(wǎng)圖的應(yīng)用流網(wǎng)圖的應(yīng)用第22頁/共52頁例：土體的滲透系數(shù)K=310-4

9、mm/s。求1.abcde各點的孔隙水壓力2.地基的單位滲水量3.陰影部分流網(wǎng)的平均流線長度為4.6m求該流網(wǎng)的水利坡降。解：1.a、e點位于水面。孔隙水壓力為0吧b、d點位于土層表面kPahuabwb90 kPahuedwd10 水頭損失：mNhhd1819 c點孔隙水壓力為：kPahhuacwc140)418(10)4( a18m 09m 1m 9m ebdc第23頁/共52頁2.地基的單位滲水量a18m 09m 1m 9m ebdcsmNNkhqdf/102 . 1848103364 22. 06 . 41 lhi3.陰影部分流網(wǎng)的平均流線長度為4.6m求該流網(wǎng)的水利坡降。第24頁/共5

10、2頁2.7 2.7 滲透力與臨界水力梯度 水在流動時，水流受到來自土骨架的阻力，同時流動的孔隙水對土骨架產(chǎn)生一個摩擦、拖曳力。土粒土粒滲 流G滲透力 G d滲透作用中，孔隙水對土骨架的作用力，方向與滲流方向一致。dwG i第25頁/共52頁4點，滲流力與重力方向相反，對穩(wěn)定特別不利1點，滲流力與重力方向一致，滲流力促使土體壓密，對穩(wěn)定有利2點，3點，滲流力與重力方向正交，對穩(wěn)定不利第26頁/共52頁2.7.2 2.7.2 流土管涌基本類型基本類型 流土管涌土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞土工建筑物及地基由于滲流作用而出現(xiàn)的變形或破壞形成條件形成條件 防治措施防治措施 第27頁/共

11、52頁流土在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象在向上的滲透作用下，表層局部土體顆粒同時發(fā)生懸浮移動的現(xiàn)象scrd1i1e粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2壩體壩體滲流滲流原因：dG0w crG id不發(fā)生流土發(fā)生流土iicrwsat 第28頁/共52頁流土第29頁/共52頁hD12.24m2m例開挖基坑，土體為均質(zhì)各向同性的粉質(zhì)粘土厚14.24m，底部為砂土。地下水在地表以下2m處。粉質(zhì)粘土的孔隙比e為0.62，比重為2.7。那么基坑開挖多深可以避免發(fā)生流土。第30頁/共52頁crihHi iicrhh12.241.055.97mh 5.9714.241.05e11Gs

12、2.7110.62hh12.24hhHh2)(12.24D8.27mhD12.24m2m第31頁/共52頁某建筑工程基槽排水，引起地下水由下往上流動。水頭差70cm，滲徑為60cm，砂土的飽和重度3sat20.2KN/m。問是否會發(fā)生流土 第32頁/共52頁管涌管涌原因：原因：內(nèi)因內(nèi)因 有足夠多的粗顆粒形有足夠多的粗顆粒形成大于細粒直徑的孔隙成大于細粒直徑的孔隙外因外因滲透力足夠大滲透力足夠大 在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細小顆粒，通過較大顆在滲流作用下，一定級配的無粘性土中的細小顆粒，通過較大顆粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中形成與地表貫通的管道。粒所形成的孔隙發(fā)生移動，最終在土中

13、形成與地表貫通的管道。管涌管涌破壞第33頁/共52頁管涌第34頁/共52頁管涌第35頁/共52頁管涌第36頁/共52頁管涌的治理 反濾倒?jié)B第37頁/共52頁管涌的治理 反濾圍井第38頁/共52頁管涌的治理 蓄水反壓第39頁/共52頁2.8 3.3有效應(yīng)力原理第40頁/共52頁 第41頁/共52頁u/第42頁/共52頁為作用于任意面上的全部應(yīng)力（自重應(yīng)力與附加應(yīng)力）； 為有效應(yīng)力，作用于同一平面的土的骨架上，也稱粒間應(yīng)力；u 為孔隙水壓力，u/=- u 第43頁/共52頁2.8.2靜水條件下有效應(yīng)力 21wwwhhhu hAhAAWsz221whh(h)u)h(hhh(h21w221w)2h第4

14、4頁/共52頁 穩(wěn)定滲流作用下的有效應(yīng)力hhhhu21www2hhi 221whh(h)l向下滲流2hihuh)-h(hhh(h21w221w)hhw22w2ihh第45頁/共52頁穩(wěn)定滲流作用下的有效應(yīng)力hhhhu21wwwl向上滲流221whh(h)2hhi 2hihuh)h(hhh(h21w221w)hhw22w2ihh第46頁/共52頁例：計算地表以下5m處的有效應(yīng)力w=40%Sr=0.6Gs=2.7w=30%5m2mSr=1地下水以上swww0.3mmv30%100%mmswsw3mm. 06 . 0vwrVVS6 . 0wvVV ssv0.5m0.60.3mVgVVmmgVmgrvswsg0.5mm0.3mmsssssg0.5m2.7m0.3mmssss11.3314.6kN/m第47頁/共52頁地下水以下40% 1rS3sat17.8kN/mr29.4kPa9.833uw82.6kPa53.2kPa29.482.6uw=40%Sr=0.6Gs=2.7w=30%5m2mSr=132w3sat32 17.8314.62第48頁/共52頁根據(jù)砂土滲透，水的滲透速度與水力坡降成正比即達西定律：kiLhkv第49頁/共52