土中水的运动规律课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,#,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,1,主要内容,第一节 土的毛细性（自学）,第二节 土的渗透性,第三节 流网及其应用（自学）,第四节 土在冻结过程中水分的迁移和积聚（自学）,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系1主,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,2,3.1,基本概念,地下水,(groundwater):,出现在已经充分饱和了的土层和地质层组中的地下水位以下的水体（,R.A.Freeze,J.A.Cherry,1979,）,或：地面下的岩土体中水位以下存在的水,土中水的运动,渗透、固结、毛细、渗附等,渗流（,Seepage,）：水在土体中的流动称为渗流。,稳定渗流：渗流过程中土体内各点的 水头不随时间变化,不稳定渗流：又称瞬变流，渗流过程中水头和流量边界条件随时间变化，造成渗流状态是时间的函数,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系23,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,3,3.1,基本概念,工程中不稳定渗流问题,饱和渗流,/,非饱和渗流,土的固结作用造成的渗流,入渗分析,污染迁移分析,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系33,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,4,粘性土的中渗流轨迹,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系4粘,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,5,理想化的渗透模型,真实渗流与渗流模型（流量、压力、阻力）,真实流速和模型平均流速,v-,渗流模型的平均流速,q-,渗流流量,A-,过水断面面积,n,孔隙度,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系5理,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,6,3.2,基本定律,层流渗流定律达西定律,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系63,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,7,层流渗流定律达西定律,V,在完全饱和的砂土中，水在压力差作用下呈层流运动（或渗流）时，服从线性渗透定律,达西定律,(,渗流速度与水力梯度呈正比）,v,渗流速度；,K,比例系数，称为渗透系数，,cm/s,或,m/d,；,i,水力坡度，为水头损失,H,与渗透路径长度,L,之比,I,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系7层,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,8,io,起始水力坡度,v,i,0,i,层流渗流定律达西定律（粘土）,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系8,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,9,三、土的渗透系数测定,室内渗透试验,常水头（砂土）,变水头（粘土）,野外抽水试验,粗粒土的渗透系数,常水头,变水头,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系9三,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,10,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系10,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,11,3.3,渗透变形与破坏,渗透力（动水力）的计算,流砂、管涌和临界水力坡度（水力梯度）,近松散层开采水砂突涌问题,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系11,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,12,日本新泻,1964,年地震时砂土液化影响。这些设计为抗震的建筑物倾斜而未受损坏。,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系12,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,13,加州沃森维尔附近的野外涌沙,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系13,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,14,唐山地震造成的喷水冒砂区分布图,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系14,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,15,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系15,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,16,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系16,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,17,h,h1,h2,A A,L,总渗透力（,Seepage force,）,w,h,1,A=,w,h,2,A+J,J=,w,h,1,A-,w,h,2,A,=,w,（,h,1,-,h,2,）,A,=,w,h A,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系17,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,18,总渗透力（,Seepage force,）,w,h,1,A=,w,h,2,A+J,J=,w,h,1,A-,w,h,2,A,=,w,（,h,1,-,h,2,）,A,=,w,h A,单位体积的渗透力,j=J/AL,=,w,h A/AL,=,w,I,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系18,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,19,j=,w,i,j,渗透力，,KN/m,3,；,i,水力坡度；,w,水的重度，,KN/m,3,渗透力为体积力,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系19,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,20,动水压力的危害流砂（土）,向上的渗透力,j=,W,h,土体向下的压力,h,2,j=,W,h=h,2,时，颗粒间的有效应力减少为,0,，即发生所谓流砂或管涌现象。,=,W,h/h,2,=,W,I,cr,h,h,1,h,2,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系20,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,21,I,cr,临界水力坡度与流沙,I,cr,=,/,w,=,（,Gs-1,）（,1-n,）,=,（,Gs-1,）,/,（,1+e,）,允许水力坡度,临界水力坡度除以安全系数,m,I=I,cr,/K,K,安全系数，一般取,2.0-2.5,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系21,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,22,渗透破坏之管涌,管涌：,是单个土颗粒在渗透作用下独立移动的现象。,管涌一般发生在不均粒系数较大的砂砾层中，它既可以发生在地下水逸出段，又可能发生于土体内部粗粒骨架的孔隙中。,当坝基土体的粗粒孔隙中携走的细颗粒含量较少时，并不影响坝体的稳定。而当坝基的细粒物质被渗流从粗粒孔隙中携走后，形成管道状孔洞，土体的结构和强度遭到破坏，造成地面塌陷时，即会危及坝体安全。这种管涌称之为发展型管涌，将会造成严重危害。,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系22,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,23,顶分层采后，采底分层放顶煤,4.4m,，累计采厚,8.8m,时，垮落带高度达到,24.0m,，在接近顶分层停采线时形成贯穿性剪切破坏，底部粘土层被拉开和错断，无法起到防水作用，见图,5-22,至图,5-24,。因此在基岩厚度,34m,左右采用此方案开采，要保证开采安全，必须降低初始水头，以防溃砂事故发生,近松散层开采水砂突涌问题,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系23,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,24,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系24,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,25,本章重点,达西定理及其物理意义。,渗透系数定义、意义及其测定方法,流土和管涌的发生条件和各自特征。,作业：,P54,；,3-1,，,3-2,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系25,2006,年,9,月,重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系,26,THANKS,！,2006年9月重庆交通大学河海学院 岩土与地质工程系26,