第三章-土的渗透理论.课件.ppt

1、土的渗透理论李仁平李仁平三峡大学土木与建筑学院三峡大学土木与建筑学院问题的提出Concrete dam with cutoff wall 2.8805e-005 渗流：水在土体中流动的现象土的渗透性：土被水透过的性质1、渗流量问题 土坝渗漏、渠道渗漏 基坑渗水、水井出水2、渗透变形 受渗透力作用3、渗透控制一、土的渗透性一、土的渗透性渗流中的总水头与水力坡降ABwu11z1hwu22z2hLh基准面gvuzhw2221hhhLhi渗透试验与达西定律试样ALhh1渗流流速水力坡降AQv LhiQ达西定律ikviicrivcrv砾土：Jumikis粘土：Hansbo 反映了土渗透性的强弱k砾砂、粗

2、砂中砂细砂、粉砂粉土粉质黏土黏土10-110-2cm/s10-210-3cm/s10-310-4cm/s10-410-6cm/s10-610-7cm/s10-710-10cm/s 砂、砾的透水性强，可以起到排水作用；粘性土的透水性弱，可以起到截水的作用。砾砂、粗砂、中砂属强透水材料，粉、细砂属中透水性材料，粉土属弱透水材料，粉质粘土属于基本不透水材料，粘土属于不透水材料。土渗透系数测定试样ALhh1V常水头法：砂土VALhtLhkAtVvhAtVLk试样AL1hVVALt变水头法：粘性土h2hdha1h2ha流入量流出量dhadVedtALhkdtAikdVohdhkAaLdt210hhthd

3、hkAaLdt21lnhhkAaLt 21lg3 . 2hhAtaLk 抽水试验1r2rr1h2hhQ取任意半径rhdrdhi rhA2drdhkrhAkiQ2dhhkrdrQ221212hhrrdhhkrdrQ)(ln212212hhkrrQ)()/ln(212212hhrrQk影响土渗透系数的因素1、土的粒度成分2、土的密实度3、土的饱和度4、土的结构6、土的构造Ceedkws132Taylor2105 . 10 . 1dk Hansen6 . 0332. 21041105 . 3uwCeedkAmer and Award砂土5、水的温度渗透系数的经验公式二、二维渗流及流网二、二维渗流及流

4、网流入量dxdxxvyvdxxvvxxdyyvvyyxydxvdyvdQyxe流出量dxdyyvvdydxxvvdQyyxxo)()(单元体积含水变化量)( dxdytdQv根据水流连续原理：0ovedQdQdQtyvxvyxtyhkyxhkxyx稳定渗流0yhkyxhkxyx解析方法数值计算方法实验方法图解方法Lesson 4a: Seepage Through a Homogeneous DamTotal head = 10 mPotential seepage faceGently Sloping K-functionq=0Lesson 4a: Seepage Through a Hom

5、ogeneous DamTotal head = 10 mPotential seepage faceGently Sloping K-functionq=0 1.5121e-005 Distance (m)048121620242832364044485256Depth (m)051015 稳定渗流有限元计算分析实例 稳定渗流有限元计算分析实例Concrete dam with cutoff wall流网的基本要求 1、流线与等势线必须正交；2、流线与等势线构成网格的长宽比应为常数；3、必须满足边界条件。H流网的应用可以确定测压水头1nHh可以确定水力坡降lhi计算渗流速度lhkv计算流量A

6、lhkq三、渗透变形三、渗透变形渗流对土颗粒的推动、摩擦或拖曳作用。单位体积内土粒受到的渗流作用力即为渗透力。wwh1hwRWRWJLwwh1hwwW J取渗流逸出面上单元体进行受力分析水土整体土骨架水体土骨架1LW1 jLJR水体wwswVwLVVW11 wwh11hw J水体满足力的平衡条件1hJWhwwww1hjLLhwwwwiLhLhLhjwwww)(1对于土骨架，当R为零时，JW 土骨架可能运动。crwijeGiswcr11jLL 土的渗透变形（或称为渗透破坏）流土：在渗流逸出面的土粒被水流携带运动。 粘性土、均匀砂土。管涌：在渗流作用下，土中的细粒被水流携带通过粗粒 孔隙通道运动。级配不良的土。接触流土：当渗流垂直通过两种渗透性差异较大的土层接触面时，接触面上渗透系数小的细粒土可能通 过粗粒土孔隙被水流携带运动。接触冲刷渗透破坏的判别流土可能性的判别crii crii crii 水利工程稳定临界流土 scrFiii管涌可能性的判别10uC非管涌土10uC可能管涌土级配不连续的土细粒含量大于35，非管涌土细粒含量小于25，管涌土细粒含量介于2535，过渡土级配连续的土非管涌土管涌土过渡土2025. 0ddo3ddo5ddo53 dddo四、渗透破坏的控制四、渗透破坏的控制垂直防渗帷幕上游水平防渗铺盖降压井水平排水褥垫水平排水褥垫