《土力学与土质学.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学与土质学.ppt（38页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、土力学与土质学 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望土的渗透性地下水按埋藏条件可分地下水按埋藏条件可分地下水按埋藏条件可分地下水按埋藏条件可分上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水、潜水潜水潜水潜水、承压水承压水承压水承压水3 3类。类。类。类。上层滞水上层滞水上层滞水上层滞水：存在于地面以下：存在于地面以下：存在于地面以下：存在于地面以下局部隔水层上面的积水。分局部隔水层上面的积水。分局部隔水层上面的积水。分局部隔水层上面的积水。分布范围有限，是季节性或临布
2、范围有限，是季节性或临布范围有限，是季节性或临布范围有限，是季节性或临时性的水源。时性的水源。时性的水源。时性的水源。潜水潜水潜水潜水：埋藏在地面以下第一：埋藏在地面以下第一：埋藏在地面以下第一：埋藏在地面以下第一个连续稳定的隔水层以上，个连续稳定的隔水层以上，个连续稳定的隔水层以上，个连续稳定的隔水层以上，具有自由水面的地下水。潜具有自由水面的地下水。潜具有自由水面的地下水。潜具有自由水面的地下水。潜水的水面标高称为地下水位。水的水面标高称为地下水位。水的水面标高称为地下水位。水的水面标高称为地下水位。潜水水位往往低于上层滞水。潜水水位往往低于上层滞水。潜水水位往往低于上层滞水。潜水水位往往
3、低于上层滞水。承压水承压水承压水承压水：充满在两个稳定的：充满在两个稳定的：充满在两个稳定的：充满在两个稳定的隔水层问的承受一定静水压隔水层问的承受一定静水压隔水层问的承受一定静水压隔水层问的承受一定静水压力的地下水。承压水上下都有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。力的地下水。承压水上下都有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。力的地下水。承压水上下都有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。力的地下水。承压水上下都有隔水层存在，它的埋藏区与补给区不一致。因此，承压水的动态变化，受局部气候的影响不明显。因此，承压水的动态变化，受局部气候的影响不明显。因此，承压水的动态变化，受局部气候的影响不
4、明显。因此，承压水的动态变化，受局部气候的影响不明显。土的渗透性 工程中常见的渗透问题包括工程中常见的渗透问题包括工程中常见的渗透问题包括工程中常见的渗透问题包括渗漏和渗透稳定渗漏和渗透稳定渗漏和渗透稳定渗漏和渗透稳定。渗漏渗漏渗漏渗漏是指水通过挡水构筑物或地基渗透，造成蓄水、输水、取水工程是指水通过挡水构筑物或地基渗透，造成蓄水、输水、取水工程是指水通过挡水构筑物或地基渗透，造成蓄水、输水、取水工程是指水通过挡水构筑物或地基渗透，造成蓄水、输水、取水工程的水量损失，或是造成基坑积水，影响珐础施工；的水量损失，或是造成基坑积水，影响珐础施工；的水量损失，或是造成基坑积水，影响珐础施工；的水量损
5、失，或是造成基坑积水，影响珐础施工；渗透稳定渗透稳定渗透稳定渗透稳定则是指渗透作用使土中的应力状态发生变化，导致土体稳定则是指渗透作用使土中的应力状态发生变化，导致土体稳定则是指渗透作用使土中的应力状态发生变化，导致土体稳定则是指渗透作用使土中的应力状态发生变化，导致土体稳定性的丧失，甚至引起构筑物的失稳。性的丧失，甚至引起构筑物的失稳。性的丧失，甚至引起构筑物的失稳。性的丧失，甚至引起构筑物的失稳。坝身渗透坝身渗透坝身渗透坝身渗透 闸基渗透闸基渗透闸基渗透闸基渗透土的渗透性层流渗透定律层流渗透定律渗透模型渗透模型渗透系数的确定渗透系数的确定动水压力及流土现象动水压力及流土现象下面讨论四个问题
6、：下面讨论四个问题：渗透模型渗透模型 考虑到实际工程可对渗流作如下简化：一是不考虑渗流路径的迂回曲折；考虑到实际工程可对渗流作如下简化：一是不考虑渗流路径的迂回曲折；考虑到实际工程可对渗流作如下简化：一是不考虑渗流路径的迂回曲折；考虑到实际工程可对渗流作如下简化：一是不考虑渗流路径的迂回曲折；二是不考虑土体中颗粒的影响二是不考虑土体中颗粒的影响二是不考虑土体中颗粒的影响二是不考虑土体中颗粒的影响 对于渗透速度，用单位时间内通过土体单位面积的水量这种平均渗透速对于渗透速度，用单位时间内通过土体单位面积的水量这种平均渗透速对于渗透速度，用单位时间内通过土体单位面积的水量这种平均渗透速对于渗透速度，
7、用单位时间内通过土体单位面积的水量这种平均渗透速度来代替真实速度。度来代替真实速度。度来代替真实速度。度来代替真实速度。vv模型的模型的模型的模型的流量流量流量流量等于真实的流量；等于真实的流量；等于真实的流量；等于真实的流量；vv模型的模型的模型的模型的压力压力压力压力等于真实的压力等于真实的压力等于真实的压力等于真实的压力vv模型所受到的模型所受到的模型所受到的模型所受到的阻力阻力阻力阻力与真实渗流所与真实渗流所与真实渗流所与真实渗流所受到的阻力相等。受到的阻力相等。受到的阻力相等。受到的阻力相等。达西渗透定律达西渗透定律达西渗透定律达西渗透定律 由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流
8、动时的粘滞阻力很大、由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于流速缓慢，因此，其流动状态大多属于流速缓慢，因此，其流动状态大多属于流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流层流层流层流。著名的达西著名的达西著名的达西著名的达西(DarcyDarcy)渗透定律：渗透定律：渗透定律：渗透定律：渗透速度：渗透速度：渗透速度：渗透速度：v v渗流速度，渗流速度，渗流速度，渗流速度，cm/scm/scm/scm/s。是在单位时间内。
9、是在单位时间内。是在单位时间内。是在单位时间内流过一单位土截面的水量，流过一单位土截面的水量，流过一单位土截面的水量，流过一单位土截面的水量，i i水头梯度或水力坡降。水头梯度或水力坡降。水头梯度或水力坡降。水头梯度或水力坡降。k k渗透系数，渗透系数，渗透系数，渗透系数，cm/scm/scm/scm/s。土的渗透性达西渗透实验达西渗透实验装置达西渗透实验装置达西渗透实验装置达西渗透实验装置 装置中装置中装置中装置中是面积为是面积为是面积为是面积为AA的直立圆筒，其侧的直立圆筒，其侧的直立圆筒，其侧的直立圆筒，其侧壁装有两支相距为壁装有两支相距为壁装有两支相距为壁装有两支相距为l l 的侧压管
10、。滤板的侧压管。滤板的侧压管。滤板的侧压管。滤板填放填放填放填放颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管的水从溢水管的水从溢水管的水从溢水管溢出，使筒内的水位维持恒溢出，使筒内的水位维持恒溢出，使筒内的水位维持恒溢出，使筒内的水位维持恒定。渗透过砂层的水从短水管定。渗透过砂层的水从短水管定。渗透过砂层的水从短水管定。渗透过砂层的水从短水管流入量杯流入量杯流入量杯流入量杯中，并以此来计算渗流量中，并以此来计算渗流量中，并以此来计算渗流量中，并以此来计算渗流量QQ。得出得出得
11、出得出：流量：流量：流量：流量QQ与过水与过水与过水与过水面积面积面积面积AA和水头（和水头（和水头（和水头（h h1 1-h h2 2）成正比与渗透路径）成正比与渗透路径）成正比与渗透路径）成正比与渗透路径l l成反比，即成反比，即成反比，即成反比，即达西定律达西定律达西定律达西定律：达西渗透实验达西定律是由达西定律是由达西定律是由达西定律是由砂质土砂质土砂质土砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。裂隙的岩石等。
12、裂隙的岩石等。裂隙的岩石等。实验证明：在砂土中水的流动符合达西定律。它是通过坐标原点的直线，而在实验证明：在砂土中水的流动符合达西定律。它是通过坐标原点的直线，而在实验证明：在砂土中水的流动符合达西定律。它是通过坐标原点的直线，而在实验证明：在砂土中水的流动符合达西定律。它是通过坐标原点的直线，而在粘性土中，只有当水头梯度超过所谓起始水头梯度后才开始发生渗流。当水头粘性土中，只有当水头梯度超过所谓起始水头梯度后才开始发生渗流。当水头粘性土中，只有当水头梯度超过所谓起始水头梯度后才开始发生渗流。当水头粘性土中，只有当水头梯度超过所谓起始水头梯度后才开始发生渗流。当水头梯度梯度梯度梯度i i不大时
13、，渗透速度不大时，渗透速度不大时，渗透速度不大时，渗透速度v v为零，只有当为零，只有当为零，只有当为零，只有当i i i i0 0 0 0(起始水头梯度起始水头梯度起始水头梯度起始水头梯度)时，水才开始在粘时，水才开始在粘时，水才开始在粘时，水才开始在粘土中渗流。为了简化，用折线代替，故粘性土的达西公式为土中渗流。为了简化，用折线代替，故粘性土的达西公式为土中渗流。为了简化，用折线代替，故粘性土的达西公式为土中渗流。为了简化，用折线代替，故粘性土的达西公式为细粒土的细粒土的细粒土的细粒土的v v-i i关系关系关系关系粗粒土的粗粒土的粗粒土的粗粒土的v v-i i关系关系关系关系砂土、一般粘
14、土砂土、一般粘土砂土、一般粘土砂土、一般粘土颗粒极细的粘土颗粒极细的粘土颗粒极细的粘土颗粒极细的粘土达西渗透定律的适用条件达西渗透定律的适用条件达西渗透定律的适用条件达西渗透定律的适用条件只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律只有当渗流为层流的时候才能适用达西渗透定律。也就是说，对于比粗砂更细。也就是说，对于比粗砂更细。也就是说，对于比粗砂更细。也就是说，对于比粗砂更细的土来说，达西渗透定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只有在水力坡降很的土来说，达西渗透定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只有在水力坡降很的土
15、来说，达西渗透定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只有在水力坡降很的土来说，达西渗透定律一般是适用的，而对粗粒土来讲，只有在水力坡降很小的情况下才能适用。小的情况下才能适用。小的情况下才能适用。小的情况下才能适用。达西定律的适用范围 必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假想的平均流速，因为它假定水在必须指出，由上式求出的渗透速度是一种假
16、想的平均流速，因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体土中的渗透是通过整个土体截面来进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。中的孔隙流动，实际平
17、均流速要比假想的平均流速大很多。中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。中的孔隙流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。它们之间的关系为：它们之间的关系为：它们之间的关系为：它们之间的关系为：它们之间的关系为：它们之间的关系为：土的渗透性影响土渗透性的因素渗透系数渗透系数渗透系数渗透系数k k是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。计算有着非常重要的意义。计算有着非常重要的
18、意义。计算有着非常重要的意义。影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状形状形状形状、大小大小大小大小、不均匀不均匀不均匀不均匀系数系数系数系数和水的和水的和水的和水的粘滞性粘滞性粘滞性粘滞性等，要建立计算渗透系数等，要建立计算渗透系数等，要建立计算渗透系数等，要建立计算渗透系数k k的精确理论公式比较困难，的精确理论公式比较困难，的精确理论公式比较困难，的精确理论公式比较困难，影响砂性土渗透性的主要因素是影响砂性土渗透性的主要因素是影响砂性
19、土渗透性的主要因素是影响砂性土渗透性的主要因素是颗粒大小颗粒大小颗粒大小颗粒大小、级配级配级配级配、密度密度密度密度以及以及以及以及土中封闭气土中封闭气土中封闭气土中封闭气泡泡泡泡。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。土颗粒愈粗，愈浑圆、愈均匀，渗透性愈大。级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；级配良好土，细颗粒填充粗颗粒孔隙中，土体孔隙减小，渗透性变小；渗透性随相
20、对密实度渗透性随相对密实度渗透性随相对密实度渗透性随相对密实度DrDr增加而减小。增加而减小。增加而减小。增加而减小。土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通土中封闭气体不仅减少了土体断面上的过水通道面积，而且堵塞某些通道，使土体渗透性减小。道，使土体渗透性减小。道，使土体渗透性减小。道，使土体渗透性减小。影响粘性土渗透性的因素比砂性土更为复杂。影响粘性土渗透性的因素比砂性土更为复杂。影响粘性土渗透性的因素比砂性土更为复杂。影响粘性土渗透性的因素比砂
21、性土更为复杂。粘性土中含有亲水性矿物粘性土中含有亲水性矿物粘性土中含有亲水性矿物粘性土中含有亲水性矿物(如蒙脱石如蒙脱石如蒙脱石如蒙脱石)或有机质时，由于它们具有很大的或有机质时，由于它们具有很大的或有机质时，由于它们具有很大的或有机质时，由于它们具有很大的膨胀性，就大大降低土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。膨胀性，就大大降低土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。膨胀性，就大大降低土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。膨胀性，就大大降低土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透粘性土中若土粒
22、的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙，降低土的渗透性。性。性。性。另外，土体各向异性和应力各向异性造成了土体渗透性的各向异性。另外，土体各向异性和应力各向异性造成了土体渗透性的各向异性。另外，土体各向异性和应力各向异性造成了土体渗透性的各向异性。另外，土体各向异性和应力各向异性造成了土体渗透性的各向异性。如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平向渗透系数远远大于竖如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平向渗透系数远远大于竖如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平
23、向渗透系数远远大于竖如层状粘土，由于水平粉细砂层的存在，使水平向渗透系数远远大于竖直向渗透系数；直向渗透系数；直向渗透系数；直向渗透系数；西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比西北地区的黄土，具有竖直方向的大孔隙。那么竖直方向的渗透性要比水平方向的大得多。水平方向的大得多。水平方向的大得多。水平方向的大得多。可见，土的可见，土的可见，土的可见，土的矿物成分矿物成分矿物成分矿物成分、结合水膜厚度结合水膜厚度结合水膜厚度结合水膜厚度、土的结构构造土的结
24、构构造土的结构构造土的结构构造以及以及以及以及土中气体土中气体土中气体土中气体等都等都等都等都影响粘件土的渗透性。影响粘件土的渗透性。影响粘件土的渗透性。影响粘件土的渗透性。影响土渗透性的因素渗透系数的确定通常可通过通常可通过通常可通过通常可通过试验方法试验方法试验方法试验方法实验室测定法实验室测定法实验室测定法实验室测定法现场测定法现场测定法现场测定法现场测定法或或或或经验估算法经验估算法经验估算法经验估算法来确定来确定来确定来确定k k值。值。值。值。渗透系数的测定渗透系数的测定渗透系数的测定渗透系数的测定渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。渗透系数的大小是直接
25、衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。渗透系数的大小是直接衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。实验室内测定渗透系数实验室内测定渗透系数实验室内测定渗透系数实验室内测定渗透系数就原理而言，可分为常水头试验和变水头试验。就原理而言，可分为常水头试验和变水头试验。就原理而言，可分为常水头试验和变水头试验。就原理而言，可分为常水头试验和变水头试验。(一一一一)常水头法常水头法常水头法常水头法是在整个试验过程中，水头保持不变。是在整个试验过程中，水头保持不变。是在整个试验过程中，水头保持不变。是在整个试验过程中，水头保持不变。
26、常水头法适用于透水性强的无粘性土常水头法适用于透水性强的无粘性土常水头法适用于透水性强的无粘性土常水头法适用于透水性强的无粘性土。k k 1010-3-3 为细砂到中等卵石为细砂到中等卵石为细砂到中等卵石为细砂到中等卵石土的渗透系数：土的渗透系数：土的渗透系数：土的渗透系数：下页所示为下页所示为下页所示为下页所示为基马式渗透仪基马式渗透仪基马式渗透仪基马式渗透仪土的渗透性土的渗透性基马式渗透仪基马式渗透仪基马式渗透仪基马式渗透仪(二二二二)变水头法变水头法变水头法变水头法在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的
27、。在整个试验过程中，水头是随着时间而变化的。变水头法适用于透水性弱的粘性土变水头法适用于透水性弱的粘性土变水头法适用于透水性弱的粘性土变水头法适用于透水性弱的粘性土。透水性较小透水性较小透水性较小透水性较小(10(10-7-7k k1010-3-3)粘性土粘性土粘性土粘性土土的渗透系数：土的渗透系数：土的渗透系数：土的渗透系数：或或或或 下页为下页为下页为下页为南南南南55555555型渗透仪型渗透仪型渗透仪型渗透仪土的渗透性南南南南55555555渗透仪渗透仪渗透仪渗透仪土的渗透性现场测定法有野外注水试验和有野外注水试验和有野外注水试验和有野外注水试验和抽水抽水抽水抽水试验等，是在现场钻井孔
28、或挖试坑，在往地基中注水试验等，是在现场钻井孔或挖试坑，在往地基中注水试验等，是在现场钻井孔或挖试坑，在往地基中注水试验等，是在现场钻井孔或挖试坑，在往地基中注水或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗或抽水时，量测地基中的水头高度和渗流量，再根据相应的理论公式求出渗透系数透系数透系数透系数k k值。值。值。值。无压完整井抽水试验无压完整井抽水试验无压完整井抽水试验无压完整井抽水试验无压非完整井抽水试验无压非完整井抽水试验无压非完整井抽水
29、试验无压非完整井抽水试验经验估算法19911991年年年年 哈森哈森哈森哈森提出用有效粒径提出用有效粒径提出用有效粒径提出用有效粒径d d1010计算较均匀砂土的公式计算较均匀砂土的公式计算较均匀砂土的公式计算较均匀砂土的公式:19551955年，年，年，年，太沙基太沙基太沙基太沙基提出考虑土体孔隙比提出考虑土体孔隙比提出考虑土体孔隙比提出考虑土体孔隙比e e的经验公式的经验公式的经验公式的经验公式:成层土的渗透系数成层土的渗透系数成层土的渗透系数成层土的渗透系数成层土的渗透系数成层土的渗透系数 天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组
30、成。对于与土层层面平行和垂天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出
31、整个直的简单渗流情况，当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们可求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗流计算的依据。土的渗透性如前图如前图如前图如前图如前图如前图(a aa)所示与层面平行的渗流情况。通过所示与层面平行的渗流情况。通过所示与层面平行的渗流情况。通过所示与层面平行的渗流情
32、况。通过所示与层面平行的渗流情况。通过所示与层面平行的渗流情况。通过整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量q qqx xx应为各应为各应为各应为各应为各应为各土层渗流量之总和土层渗流量之总和土层渗流量之总和土层渗流量之总和土层渗流量之总和土层渗流量之总和，即，即，即，即，即，即整个土层与层面平行的平均渗流系数为：整个土层与层面平行的平均渗流系数为：整个土层与层面平行的平均渗流系数为：整个土层与层面平行的平均渗流系数为：整个土层与层面平行的平均渗流系数为：整个土层与层面平行的平均渗流系数为：土的渗透性如前图如前图如前图如前图如
33、前图如前图(b bb)所示与层面垂直的渗流情况。通过所示与层面垂直的渗流情况。通过所示与层面垂直的渗流情况。通过所示与层面垂直的渗流情况。通过所示与层面垂直的渗流情况。通过所示与层面垂直的渗流情况。通过整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量整个土层的总渗流量q qqy yy应为各土应为各土应为各土应为各土应为各土应为各土层渗流量层渗流量层渗流量层渗流量层渗流量层渗流量，即，即，即，即，即，即整个土层与层面垂直的平均渗流系数为：整个土层与层面垂直的平均渗流系数为：整个土层与层面垂直的平均渗流系数为：整个土层与层面垂直的平均渗流系数为：整个土层与
34、层面垂直的平均渗流系数为：整个土层与层面垂直的平均渗流系数为：土的渗透性二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征二向渗流和流网的特征一、如果土是各向同性的一、如果土是各向同性的一、如果土是各向同性的一、如果土是各向同性的一、如果土是各向同性的一、如果土是各向同性的k kkx xx等于等于等于等于等于等于k kky yy，则，则，则，则，则，则上式就是著名的拉普拉斯上式就是著名的拉普拉斯上式就是著名的拉普拉斯上式就是著名的拉普拉斯上式就是著名的拉普拉斯上式就是著名的拉普拉斯(Laplace)(Laplace)(Laplace)方程，它是
35、描述稳定渗流的基本方程式。方程，它是描述稳定渗流的基本方程式。方程，它是描述稳定渗流的基本方程式。方程，它是描述稳定渗流的基本方程式。方程，它是描述稳定渗流的基本方程式。方程，它是描述稳定渗流的基本方程式。二、流网及其特征二、流网及其特征二、流网及其特征二、流网及其特征二、流网及其特征二、流网及其特征就渗流问题来说，一组曲线称为就渗流问题来说，一组曲线称为就渗流问题来说，一组曲线称为就渗流问题来说，一组曲线称为就渗流问题来说，一组曲线称为就渗流问题来说，一组曲线称为等势线等势线等势线等势线等势线等势线，在任一条等势线上各点的总水，在任一条等势线上各点的总水，在任一条等势线上各点的总水，在任一条
36、等势线上各点的总水，在任一条等势线上各点的总水，在任一条等势线上各点的总水头是相等的；另一组曲线称为头是相等的；另一组曲线称为头是相等的；另一组曲线称为头是相等的；另一组曲线称为头是相等的；另一组曲线称为头是相等的；另一组曲线称为流线流线流线流线流线流线，它们代表渗流的方向。等势线和流线交，它们代表渗流的方向。等势线和流线交，它们代表渗流的方向。等势线和流线交，它们代表渗流的方向。等势线和流线交，它们代表渗流的方向。等势线和流线交，它们代表渗流的方向。等势线和流线交织在一起形成的网格叫流网。织在一起形成的网格叫流网。织在一起形成的网格叫流网。织在一起形成的网格叫流网。织在一起形成的网格叫流网。
37、织在一起形成的网格叫流网。土的渗透性流网的确定方法流网的确定方法流网的确定方法流网的确定方法流网的确定方法流网的确定方法对于各向同性的渗透介质，流网具有对于各向同性的渗透介质，流网具有对于各向同性的渗透介质，流网具有对于各向同性的渗透介质，流网具有对于各向同性的渗透介质，流网具有对于各向同性的渗透介质，流网具有下列特征：下列特征：下列特征：下列特征：下列特征：下列特征：vvv流线与等势线彼此正交；流线与等势线彼此正交；流线与等势线彼此正交；流线与等势线彼此正交；流线与等势线彼此正交；流线与等势线彼此正交；vvv每个网格的长宽比为常数；每个网格的长宽比为常数；每个网格的长宽比为常数；每个网格的长
38、宽比为常数；每个网格的长宽比为常数；每个网格的长宽比为常数；vvv相邻等势线间的水头损失相等；相邻等势线间的水头损失相等；相邻等势线间的水头损失相等；相邻等势线间的水头损失相等；相邻等势线间的水头损失相等；相邻等势线间的水头损失相等；vvv各流槽的渗流量相等。各流槽的渗流量相等。各流槽的渗流量相等。各流槽的渗流量相等。各流槽的渗流量相等。各流槽的渗流量相等。土的渗透性渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流力及渗透稳定性渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的
39、稳定问题：vvv土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题土体的局部稳定问题，又称为渗透变形问题vvv整体稳定问题整体稳定问题整体稳定问题整体稳定问题整体稳定问题整体稳定问题渗流力的概念渗流力的概念渗流力的概念渗流力的概念渗流力的概念渗流力的概念水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水在土中流动的过程中
40、将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水在土中流动的过程中将受到土阻力的作用，使水头逐渐损失。同时，水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。水的渗透将对土骨架产生拖曳力，导致土体中的应力与变形发生变化。渗流力渗流力渗流力渗流力渗流力渗流力：渗透水流施于单位土体内土
41、粒上的拖曳力，也称渗透力、动水：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压力，压力，压力，压力，压力，压力，用用用用用用f ff表示表示表示表示表示表示(kN/m(kN/m(kN/m3 33)。土的渗透性土的渗透性在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透力的大小是影响在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透力的大小是影响在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透
42、力的大小是影响在许多水工建筑物、土坝及基坑工程中，渗透力的大小是影响工程安全工程安全工程安全工程安全的重要因素之一。实际工程中，也有过不少发生的重要因素之一。实际工程中，也有过不少发生的重要因素之一。实际工程中，也有过不少发生的重要因素之一。实际工程中，也有过不少发生渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形(流土流土流土流土或或或或管涌管涌管涌管涌)的事的事的事的事例，严重的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑物与设施的安全。因此，在例，严重的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑物与设施的安全。因此，在例，严重的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑物与设施的安全。因此，在例，严重的使工程施工中断，甚至危及邻近建筑
43、物与设施的安全。因此，在进行工程设计与施工时，对渗透力可能给地基土稳定性带来的不良后果应该进行工程设计与施工时，对渗透力可能给地基土稳定性带来的不良后果应该进行工程设计与施工时，对渗透力可能给地基土稳定性带来的不良后果应该进行工程设计与施工时，对渗透力可能给地基土稳定性带来的不良后果应该具有足够的重视。具有足够的重视。具有足够的重视。具有足够的重视。渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形可分为：渗透变形可分为：渗透变形可分为：渗透变形可分为：渗透变形可分为：渗透变形可分为：流土流土流土流土流土流土和和和和和和管涌管涌管涌管涌管涌管涌两种基本形式。两种基本形式。两种基本形式。两
44、种基本形式。两种基本形式。两种基本形式。流土流土流土流土流土流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。主要发生在地基或土坝
45、下游渗流溢出处。主要发生在地基或土坝下游渗流溢出处。(渗流水流将整个土体带走渗流水流将整个土体带走渗流水流将整个土体带走渗流水流将整个土体带走渗流水流将整个土体带走渗流水流将整个土体带走)管涌管涌管涌管涌管涌管涌：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并：在渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。主
46、要发生在砂砾土中。被带出的现象。主要发生在砂砾土中。被带出的现象。主要发生在砂砾土中。被带出的现象。主要发生在砂砾土中。被带出的现象。主要发生在砂砾土中。被带出的现象。主要发生在砂砾土中。(土体大颗粒之间的小颗粒被冲出土体大颗粒之间的小颗粒被冲出土体大颗粒之间的小颗粒被冲出土体大颗粒之间的小颗粒被冲出土体大颗粒之间的小颗粒被冲出土体大颗粒之间的小颗粒被冲出)土的渗透性动水压力及流砂现象动水压力动水压力动水压力动水压力(渗透力）计算渗透力）计算渗透力）计算渗透力）计算渗透力的大小与计算点的位置有关。根据对渗流网中的孔隙水压力和渗透力的大小与计算点的位置有关。根据对渗流网中的孔隙水压力和渗透力的大
47、小与计算点的位置有关。根据对渗流网中的孔隙水压力和渗透力的大小与计算点的位置有关。根据对渗流网中的孔隙水压力和土粒间作用力的分析，得出单位体积内土粒受到的单位渗透力为：土粒间作用力的分析，得出单位体积内土粒受到的单位渗透力为：土粒间作用力的分析，得出单位体积内土粒受到的单位渗透力为：土粒间作用力的分析，得出单位体积内土粒受到的单位渗透力为：式中式中式中式中 i i 为水力梯度；为水力梯度；为水力梯度；为水力梯度；g g g gw w水的容重。水的容重。水的容重。水的容重。验证渗流力存在的流土试验验证渗流力存在的流土试验验证渗流力存在的流土试验验证渗流力存在的流土试验验证渗流力存在的流土试验验证
48、渗流力存在的流土试验当容器当容器当容器当容器当容器当容器B BB提升到一定高度，容提升到一定高度，容提升到一定高度，容提升到一定高度，容提升到一定高度，容提升到一定高度，容器器器器器器A AA与容器与容器与容器与容器与容器与容器B BB内水位差达到一内水位差达到一内水位差达到一内水位差达到一内水位差达到一内水位差达到一定值时，可以看到砂面出现沸定值时，可以看到砂面出现沸定值时，可以看到砂面出现沸定值时，可以看到砂面出现沸定值时，可以看到砂面出现沸定值时，可以看到砂面出现沸腾那样的景象，这种现象称为腾那样的景象，这种现象称为腾那样的景象，这种现象称为腾那样的景象，这种现象称为腾那样的景象，这种现
49、象称为腾那样的景象，这种现象称为流土或浮冲、砂沸流土或浮冲、砂沸流土或浮冲、砂沸流土或浮冲、砂沸流土或浮冲、砂沸流土或浮冲、砂沸。渗流力渗流力渗流力渗流力渗流力渗流力f ff的大小与水力梯度成正比的大小与水力梯度成正比的大小与水力梯度成正比的大小与水力梯度成正比的大小与水力梯度成正比的大小与水力梯度成正比，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，其作用方向与渗流（或流向）方向一致，是一种体积力。是一种体积力。是一种体积力。是一种体积力。是一种体积力。是一种
50、体积力。土的渗透性孔隙水为脱离体孔隙水为脱离体孔隙水为脱离体孔隙水为脱离体孔隙水为脱离体孔隙水为脱离体土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力土粒对水流的总阻力FsFsFs土的渗透性沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡沿水流方向力的平衡土的渗透性动水压力及流砂现象流土现象、管涌和临界水力梯度流土现象、管涌和临界水力梯度流土现象、管涌和临界水力梯度流土现象、管涌和临界水力梯度 发生流土的条件为发生流土的条件为发生流土的条件为发生流土的条件为土的临界水力梯度土的临界水力梯度土的临界水力梯度土的临