3 土的滲流

1、1第3章土的滲透性和滲流問題土的滲透性和滲流問題31概述概述土是由固體相的顆粒、孔隙中的液體和氣體三相組成的，而土中的孔隙具有連續(xù)的性質(zhì)，當(dāng)土作為水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料時，水就會在水頭差作用下從水位較高的一側(cè)透過土體的孔隙流向水位較低的一側(cè)。滲透：在水頭差作用下，水透過土體孔隙的現(xiàn)象滲透性：土允許水透過的性能稱為土的滲透性。水在土體中滲透，一方面會造成水量損失，影響工程效益；另一方面將引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化，

2、從而改變水土建筑物或地基的穩(wěn)定條件，甚者還會釀成破壞事故。此外，土的滲透性的強弱，對土體的固結(jié)、強度以及工程施工都有非常重要的影響。本章將主要討論水在土體中的滲透性及滲透規(guī)律，以及滲透力滲透變形等問題。3.2土的滲透性土的滲透性一、土的滲透規(guī)律——達西定律土體中空隙的形狀和大小是極不規(guī)則的，因而水在土體空隙中的滲透是一種十分復(fù)雜的現(xiàn)象，由于土體中的空隙一般非常微小，水在土體中流動時的粘滯阻力很大，流速緩慢，因此，其流動狀態(tài)大多屬于層流。

3、1956年，達西利用試驗裝置（見教材），對砂土的滲流性進行了研究，發(fā)現(xiàn)水在土中的滲流速度與試樣兩端面間的水頭差成正比，而與滲流長度成反比，于是他把滲流速度表示為：或KilhKv???KiAvAQ??這就是著名的達西定律，式中V：表示斷面平均滲透速度，單位：mmsK：滲透系數(shù)，（mms）其物理意義是當(dāng)水力坡降i=1時的滲透速度。達西定律說明：（1）在層流狀態(tài)的滲流中，滲流速度V與水力坡降的一次方成正比，并與土的性質(zhì)有關(guān)。或：砂土的滲透速度

4、與水力坡降呈線性關(guān)系。（2）但對于密實的粘土，由于吸著水具有較大的粘滯阻力，因此只有當(dāng)水力坡降達到某一數(shù)值，克服了吸著水的粘滯阻力以后，才能發(fā)生滲透。我們將這一開始滲透時的水力坡降稱為粘性土的起始水力坡32.孔隙比對滲透系數(shù)的影響由e=VvVs可知，孔隙比e越大，Vv越大，滲透系數(shù)越大，而孔隙比的影響，主要決定于土體中的孔隙體積，而孔隙體積又決定于孔隙的直徑大小，決定于土粒的顆粒大小和級配。3.土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造的影響天然土層通常不是各向同性

5、的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土特別是具濕陷性黃土，具有豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。4.結(jié)合水膜厚度的影響粘性土中若土粒的結(jié)合水膜較厚時，會阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。5.土中氣體的影響當(dāng)土孔隙中存在密閉氣泡時，會阻塞水的滲流，從而降低了的滲透性。這種密閉氣泡有時是由溶解于水中的氣體分離而形成的，故水的含水量也影響土的滲透系數(shù)。影響因素：水溫，試驗表明，

6、K與滲透液體的容重及粘滯系數(shù)有關(guān)；水溫不同，密度相差不大，但粘滯系數(shù)變化較大，水溫升高，粘滯系數(shù)降低，K增大.三層狀地基的等效滲透系數(shù)天然沉積土往往是由滲透性不同的土層所組成。對于與土層層面平行和垂直的簡單滲流情況，當(dāng)各土層的滲透系數(shù)和厚度為已知時，我們可求出整個土層與層面平行和垂直的平均滲透系數(shù)，作為滲流計算的依據(jù)。(一)水平滲流情況如圖(見教材)：已知地基內(nèi)各層土的滲透系數(shù)分別為K1，K2，K3……Kn，厚度分別為H1，H2，……H