第二章习题

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第二章 土的渗透性和渗流问题2.2.1 基础练习1、图2-1中土样横截面面积为80,试验开始后10min测得量测压管水位差为5cm,期间渗流量为130,计算土样的渗透系数。图2-1 图2-22、某渗透试验装置如图2-2所示,砂1的渗透系数,砂2的渗透系数,土样横截面面积为200,计算:(1)若在砂1、砂2分界面安装一测压管,则测压管中水面将升至右端水面以上多高?(2)砂1和砂2界面处的单位时间渗流量多大?3、在变水头试验中,土样高度4cm,横截面面积为30,变水头管的内截面面积为1,试验开始时,总水头差为300cm,1h后将至295cm。计算土样的渗透系数。4、常水头渗透试验中,已知土样直径75mm,在L=200mm渗流路径上的水头损失为83mm,在60s时间内的渗透水量为,计算土样的渗透系数。5、在变水头试验中,土样长度500mm,土样横截面面积1600mm2,变水头管横截面面积97mm2,初始时刻(t=0)水头高度为410mm,当t=10min时,水头高度降低至185mm2,计算:(1)土样渗透系数;(2)计算t=7min时,水头高度降低至多少?6、在变水头渗透试验中,初始水头由1.00m降至0.35m所需的时间为3h。已知玻璃管内径为5mm,土样的直径为100mm,高度为200mm,计算土样的渗透系数。7、不透水岩基上有水平分布的三层土,厚度分别为2m、3m、4m,渗透系数分别为3m/d,9m/d,6m/d,则等效的土层水平向和竖向渗透系数分别为多少?8、如图2-3所示,有A、B、C三种土,其渗透系数分别为、,装在内径为10cm的圆管中。计算:(1)渗流经过A土后的水头损失为多少?(2)若要保持上下水头差h=35cm,每秒需加多少水? 图2-3 图2-49、如图2-4所示,设河水深2m,河床表层为细砂,其颗粒比重=2.7,天然孔隙比e=0.8,若将一沉井沉至河床底下3m,并并管内的砂土全部挖出,再从井管内抽水,问井内水位降低多少时会引起流土破坏?10、某基坑开挖深度为5m,土体为细砂,饱和重度,地下水位在地表,基坑坑壁用不透水的板桩支撑,板桩打入坑底以下4m。若在坑底四周设置排水沟,问是否可能发生流砂现象?11、求图2-5基坑下土层中A、B、C三点的测管水头和渗透力。当基坑底面积为,如果忽略基坑周边水的入渗,试求为保持水深1m需要的抽水量(粉质粘土层渗透系数)图2-5 图2-612、如图2-6所示。在9m后的黏土沉积层上进行开挖,下面为砂层,砂层顶面具有7.5m高的水头(承压水)。问:开挖深度为6m时,基坑中水深至少多大才能防止发生流土现象?13、如图2-7所示,在长为10cm,面积的圆筒内装满砂土。经测定,粉砂的,筒下端与管相连,管内水位高出筒5cm(固定不变),流水自下而上通过试样后可溢流出去。试求(1)渗流力的大小,判断是否会产生流砂现象;(2)临界水利梯度值。14、如图2-8所示,不透水岩基上有一层透水性土,其厚度为3m,与水平面夹角为8,渗透系数为,计算其单位时间渗流量。15、如图2-9所示,在两个不透水土层之间有一厚度为的砂土层,砂层内含有承压水。为了测定砂土层的渗透系数k,进行了现场抽水试验,当抽水量为Q且土层中渗流达到稳定状态时,分别在距离抽水井和的观测孔内测得水位高度为和,且抽水井中的水位仍高于砂土层顶面,亦即有。证明:砂土层渗透系数的计算公式为:图2-7图2-8图2-92.2.2 注册岩土真题1、某工程场地进行多孔抽水试验,地层情况、滤水管位置和孔位见图2-1,测试主要数据见表2-1,试用潜水完整井公式计算,含水层的平均渗透系数。 图2-1 图2-2表2-1降深/m流量Q(F)/d抽水孔与观测孔距离/m含水层厚度H/m次数SS1S2第一次3.180.730.48132.194.309.9512.34第二次2.330.60.4392.45第三次1.450.430.3157.892、某工程场地有一厚11.5m砂土含水层,其下为基岩,为测砂土的渗透系数打一钻孔到基岩顶面,并以1.5103cm3/s的流量从孔中抽水,距抽水孔4.5m和10.0m处各打一观测孔,当抽水孔水位降深为3.0m时,分别测得观测孔的降深分别为 0.75m和0.45m,如图2-2所示,计算砂土层渗透系数k值。3、在某水利工程中存在有可能产生流土破坏的地表土层,经取样试验,该层土的物理性质指标为土粒比重Gs=2.7,天然含水量w=22%,天然重度=19 kN/m3,该土层发生流土破坏的临界水力坡降是多少? 4、为求取有关水文地质参数,带两个观察孔的潜水完整井,进行3次降深抽水试验,其地层和井壁结构如图2-3所示,已知H=15.8 m;r1=10.6 m;r2=20.5 m;抽水试验成果见表2-2。渗透系数为多少?(提示:取三次平均值)图2-3表2-2水位降深S/m滴水量Q/(m3/d)观1水位降深 S1/m观2水位降S2/m5.614902.21.84.412181.81.52.08170.90.75、土坝因坝基渗漏严重,拟在坝顶采用旋喷桩技术做一道沿坝轴方向的垂直防渗墙,墙身伸到坝基下伏的不透水层中。已知坝基基底为砂层,厚度为10m,沿坝轴长度为100m,旋喷桩墙体的渗透系数为,墙宽2m,当上游水位高度40m,下游水位高度10m时,加固后该土石坝的渗漏量为多少?(提示:只考虑旋喷桩墙体的渗漏量)6、某岸边工程场地细砂含水层的流线上A、B两点,A点水位标高2.5m,B点水位标高3.0m,两点间流线长度为10m,则计算两点间的平均渗透力。7、某场地地下水位如图2-4所示,已知黏土层饱和重度为,砂层中承压水头,(由砂层顶面算起),黏土层中的单位渗透力的多大? 8、某常水头试验装置见图2-5,土样的渗透系数k1=0.7 cm/s,土样的渗透系数k2=0.1 cm/s,土样横截面积A=200 cm3,如果保持图中的水位恒定,则该试验的流量Q应保持在多少? 9、某砂土试样高度H=30cm,初试孔隙比=0.803,比重=2.71,进行渗透试验,如图2-6所示。渗透水力坡度达到流土的临界水力坡度时,总水头差应为多少? 图2-4 图2-5图2-62.2.3 难题攻克(选作)1*、如图3-1所示的双层土渗透试验,已知:粘性土的渗透系数,砂土的渗透系数,黏土和砂土的饱和重度均为,L=40cm,试讨论可能发生流土的位置,并计算发生流土时的水头差。 图 3-1 图3-2 (单位:m)2*、如图3-2所示,在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m,其下为基岩(不透水)。为测定该沙土的渗透系数,打一钻孔到基岩顶面并以10-2m3/s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层,测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m 和2.5m ,试求该砂土的渗透系数。图3-34*、如图3-3所示,两不透水土层中间夹由一透水土层,H=8m,h=4m,S=50m,渗透系数,计算其单位时间内的渗流量。5*、长度500m的大坝,剖面图见图3-4,坝基有2m厚的一层透水砂层,在收集渠中,每天测得的渗流量为250m3/d,计算砂层的渗透系数?图3-42.4探索与思考(自己思考)1、为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别?2、在致密的粘性土中,为什么会存在起始水力坡降?3、流砂与管涌现象有什么区别和联系?4、为什么流线与等势线总是正交的?5、简述流网的画法与满足条件。6、势函数和流函数分别具有什么样的特征?
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