土力学(第3章).ppt

《土力学(第3章).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学(第3章).ppt（50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、第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-1 3-1 概概 述述渗透渗透渗透渗透：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在：由于土体本身具有连续的孔隙，如果存在水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙水位差的作用，水就会透过土体孔隙而发生孔隙内的流动。内的流动。内的流动。内的流动。土的渗透性土的渗透性土的渗透性土的渗透性：土具有被水透过的性能。：土具有被水透过的性能。：土具有被水透过的性能。：土具有被水透过的性能。渗流渗流渗流渗流

2、：液体在土孔隙或其他透水性介质中的流动：液体在土孔隙或其他透水性介质中的流动：液体在土孔隙或其他透水性介质中的流动：液体在土孔隙或其他透水性介质中的流动问题。问题。问题。问题。土的渗透问题是指由于水的渗透引起土体内部应土的渗透问题是指由于水的渗透引起土体内部应土的渗透问题是指由于水的渗透引起土体内部应土的渗透问题是指由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或状态

3、的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或状态的变化，从而影响建筑物或地基的稳定性或产生有害变形的问题。产生有害变形的问题。产生有害变形的问题。产生有害变形的问题。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-1 3-1 概概 述述渗流量问题渗流量问题渗透破坏问题渗透破坏问题渗流控制问题渗流控制问题第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.1 渗流基本概念渗流基本概念水在土中的渗流是由水头差或水力梯度引起的。水在土中的渗流是由水头差或水力梯度引起的。根据根据D.伯努利定理，水头的定义为：伯努利定理，水头的定义为：当水在土中渗流时，其速度很慢，可忽

4、略速度当水在土中渗流时，其速度很慢，可忽略速度引起的水头项，得出：引起的水头项，得出：第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.1 渗流基本概念渗流基本概念A,B两点的水头差为：两点的水头差为：则水力梯度为则水力梯度为 水力梯度水力梯度:单位流单位流程总水头的变化程总水头的变化水头的大小随选取的基准面不同而不同；水头的大小随选取的基准面不同而不同；注意：最关心的不是水头而是水头差最关心的不是水头而是水头差；水在土中的渗流是从高水头向低水头流动。水在土中的渗流是从高水头向低水头流动。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的

5、渗透性土的渗透性3.2.1 渗流基本概念渗流基本概念第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流例例3-1 求：（求：（1 1）截面的位置水头、压力水头和总水头）截面的位置水头、压力水头和总水头 （2 2）截面之间的水头损失和水力梯度）截面之间的水头损失和水力梯度解：解：5255abcabc总水头变化：总水头变化：水力梯度：水力梯度：5255abcabc由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流由于土体中的孔隙一般非常微小，水在土体中流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，其流动动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因

6、此，其流动动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动动时的粘滞阻力很大、流速缓慢，因此，其流动状态大多属于层流。状态大多属于层流。状态大多属于层流。状态大多属于层流。著名的达西著名的达西著名的达西著名的达西(Darcy)Darcy)Darcy)Darcy)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：或渗流量为：或渗流量为：或渗流量为：或渗流量为：第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.2 土的层流渗透定律土的层流渗透定律讨论：讨论：砂土的渗透速度与水力梯砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系度呈线性关系 密实的粘

7、土，需要克服结合密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗水的粘滞阻力后才能发生渗透透;同时渗透系数与水力坡同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系呈非线性关系 ib起始水起始水力坡降力坡降虚直线简化虚直线简化达西定律适用于层达西定律适用于层流，不适用于紊流流，不适用于紊流v=kiivO O砂土砂土0iv密实粘土密实粘土第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.2 土的层流渗透定律土的层流渗透定律必须指出，求出的渗透速度是一种必须指出，求出的渗透速度是一种必须指出，求出的渗透速度是一种必须指出，求出的

8、渗透速度是一种假想的平均流速假想的平均流速假想的平均流速假想的平均流速，因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来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中的孔隙进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体中的孔隙进行的，而实际上，渗透水仅仅通过土体中的孔隙进行的，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。流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。流动，实际平均流速要比假想的平均流速大很多。

9、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：第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3.2.2 土的层流渗透定律土的层流渗透定律适用于中砂、细砂、粉砂等适用于中砂、细砂、粉砂等粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土不适合。粗砂、砾石、卵石等粗颗粒土不适合。例例题题3-23-2 两两种种土土，土土样样1 1位位于于土土样样2 2的的上上部部，长长度度都都是是20cm20cm，总总水水头头损损失失40cm40cm，土土样样1 1渗渗透透系系数数为为0.03cm/s0.03cm/s，土土样样2 2水水力力坡降为坡降为0.50.5。求土样。求土样2 2的渗透系数和土样的渗透系数和

10、土样1 1的水力坡降。的水力坡降。解解 水头损失之和等于总水头损失：水头损失之和等于总水头损失：h1+h2=h=40cm 根据水力坡降的概念，有根据水力坡降的概念，有 i2=h2/L2=0.5，而而L2=20cm得得 h2=10cm h1=h h2=40 10=30cm第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3.2.2 土的层流渗透定律土的层流渗透定律 土样土样1的水力坡降的水力坡降 i1=h1/L1=1.5水在土样水在土样1和土样和土样2中渗流时的速度相同中渗流时的速度相同:v=k1i1=k2i2 得得 k2=0.09cm/s。2022/12/13渗透系数渗透系数的大小是直接的大小是直

11、接衡量土的透水性强弱衡量土的透水性强弱的一个重要的力学性质指标。的一个重要的力学性质指标。渗透系数测定方法可分为渗透系数测定方法可分为室内渗透试验室内渗透试验和和现现场试验场试验两大类。两大类。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流室内渗透试验测定渗透系数室内渗透试验测定渗透系数常水头法常水头法 截面积为截面积为A A，流径流径L

12、 L；压力水头维持不变；压力水头维持不变；试验开始时，水自上而下流经土样；试验开始时，水自上而下流经土样；待渗流稳走后，测得水量待渗流稳走后，测得水量Q Q；同时读得同时读得a a、b b两点水头差两点水头差 h h。则得则得故渗透系数为故渗透系数为常水头渗透试验装置2022/12/13土样的截面积土样的截面积A A，高度为高度为L L储水管截面积为储水管截面积为a a试验开始储水管水头为试验开始储水管水头为h h1 1经过时间经过时间t t后降为后降为h h时间时间dtdt内水头降低内水头降低dhdh，水量为：水量为：dQ=-adh 另外另外 dQ=kiAdt=k(h/L)Adt第三章第三章

13、 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流室内渗透试验测定渗透系数室内渗透试验测定渗透系数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。流入和流出相等：流入和流出相等：adh=k(h/L)Adt 由此求得渗透系数：由此求得渗透系数：整理并积分得整理并积分得即即第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流室内渗透试验测定渗透系数室内渗透试验测定渗透系数变水头法变水头法变水头渗透试验装置2022/12/13第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流现场测定渗透系数现场测定渗透系数 粗粗颗颗粒粒土土或或成成层层的的土土，室室内内试试验验时时不不易易

14、取取得得原状土样；原状土样；小土样不能反映天然土层的结构性。小土样不能反映天然土层的结构性。现场方法：野外注水试验和野外抽水试验等现场方法：野外注水试验和野外抽水试验等图3-9抽水试验抽水量为抽水量为Q观测孔距离分别为观测孔距离分别为rl和和r2，水位高度水位高度h1和和h2r处水面高度处水面高度h，过水断面过水断面A2 rh 图3-9抽水试验第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流现场测定渗透系数现场测定渗透系数图3-9抽水试验即即：第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流现场测定渗透系数现场测定渗透系数两边积分：两边积分：故故渗透系数为渗透系数为 第三章第三章 土的渗透性及渗流

15、土的渗透性及渗流现场测定渗透系数现场测定渗透系数例 3-3 设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为设做变水头渗透试验的粘土试样的截面积为30cm2，厚度为厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为渗透仪细玻璃管的内径为0.4cm，试验开始时的水位差为试验开始时的水位差为160cm，经时段经时段15分钟后，分钟后，观察得水位差为观察得水位差为52cm，试验时的水温为试验时的水温为30，试求，试求试样的渗透系数。试样的渗透系数。【解答】解答】已知试样截面积已知试样截面积A=30cm，渗径长度渗径长度L=4cm，细玻璃管的内截面积细玻璃管的内截面积 h1=160cm，h2=52cm，t=900s 试样在试

16、样在30时的渗透系数时的渗透系数 第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性土的粒度成分土的粒度成分：土的颗粒大小，形状及级配，：土的颗粒大小，形状及级配，影响土中孔隙大小及形状，因而影响渗透性。影响土中孔隙大小及形状，因而影响渗透性。土粒越粗，越浑圆，越均匀时，渗透性就大。土粒越粗，越浑圆，越均匀时，渗透性就大。砂土中含有较多粉土，或粘土颗粒时，其渗透系砂土中含有较多粉土，或粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。土中含有亲水性较大的粘土矿物数就大大降低。土中含有亲水性较大的粘土矿物或有机质时，也大大降低土的渗透

17、性。或有机质时，也大大降低土的渗透性。影响渗透系数的主要因素影响渗透系数的主要因素3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流土的密实度土的密实度：土愈密实，孔隙比降低，渗透系数：土愈密实，孔隙比降低，渗透系数k值愈小。值愈小。土的饱和度土的饱和度：一般情况下饱和度愈低，渗透系数：一般情况下饱和度愈低，渗透系数k值愈小。值愈小。土的结构土的结构：扰动土样与击实土样的：扰动土样与击实土样的k值比同一密度原状土样值比同一密度原状土样的的k值小。值小。水的温度水的温度：k与渗透液体的容重与渗透液体的容重rw及粘滞系数有关；水温不及粘滞系数有关；水温不

18、同，同，rw相差不大，但粘滞系数变化较大，水温升高，粘滞系相差不大，但粘滞系数变化较大，水温升高，粘滞系数降低，数降低，k增大增大土的构造土的构造：湿陷性黄土竖直方向的渗透系数要比水平方向：湿陷性黄土竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。系数要比竖直方向大得多。3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性影响渗透系数的主要因素影响渗透系数的主要因素3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。天然沉积土往往由渗透性不同的土层所组成。天然沉积土

19、往往由渗透性不同的土层所组成。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，对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，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，我们当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们当各土层的渗透系数和厚度为已知时，我们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可求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗可求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗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。透系数，作为进行渗流计算的依据。透

20、系数，作为进行渗流计算的依据。透系数，作为进行渗流计算的依据。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-2 3-2 土的渗透性土的渗透性成层土的等效渗透系数成层土的等效渗透系数3.2.3 渗透试验与渗透系数渗透试验与渗透系数1.水平渗透系数水平渗透系数 H1H2H3k1k2k3Hq1xq2xq3xqx通过整个土层的总渗流量通过整个土层的总渗流量qx应为各土层渗流量之总和应为各土层渗流量之总和 达西定律达西定律整个土层与层面平整个土层与层面平行的等效渗透系数行的等效渗透系数 平均渗透系数平均渗透系数第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流成层土的等效渗透系数成层土的等效渗透系数2.

21、垂直渗透系数垂直渗透系数 H1H2H3k1k2k3H根据水流连续定理，通过根据水流连续定理，通过整个土层整个土层的渗流量等于通过的渗流量等于通过各土层各土层的渗流量的渗流量 垂直渗垂直渗透系数透系数q3yq2yq1yqy各土层的相应的水力坡降为各土层的相应的水力坡降为i1、i2、in，总的水力坡降为总的水力坡降为i 总水头损失等于各层水总水头损失等于各层水头损失之和头损失之和 代入代入整个土层与层面垂直整个土层与层面垂直的等效渗透系数的等效渗透系数 第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这水在土体中流动

22、时，将会引起水头的损失。这水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力种水头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力图拖曳土粒而消耗能量的结果。图拖曳土粒而消耗能量的结果。图拖曳土粒而消耗能量的结果。图拖曳土粒而消耗能量的结果。渗流力渗流力渗流力渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖：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。曳力，也称渗透力、动水压力。曳力，

23、也称渗透力、动水压力。曳力，也称渗透力、动水压力。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：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整体稳定问题整体稳定问题3.4.1 渗流力渗流力（a）水土整体水土整体 （b）土骨架土骨架 （c）水水第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.1 渗流力渗流力h2h1h21L沿水流方向放置两个测压沿水流方向放置两个测压管，测压管水面高差管，测压管水面高差h水流流经这段土体，受水流流

24、经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为引起的水头损失为h土粒对水流土粒对水流的阻力应为的阻力应为 土样土样面积面积根据牛顿第三定律，试样的总根据牛顿第三定律，试样的总渗流力渗流力J和土粒对水流的阻力和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反大小相等，方向相反 第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.1 渗流力渗流力渗流作用于单位土体的力渗流作用于单位土体的力说说明明：渗渗透透力力j是是渗渗流流对对单单位位土土体体的的作作用用力力，是是一一种种体体积积力力，其其大大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单

25、位为小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对土体稳定性有显著的影响土体稳定性有显著的影响abc渗透力方向与渗透力方向与重力一致，促重力一致，促使土体压密、使土体压密、强度提高，有强度提高，有利于土体稳定利于土体稳定渗流方向近乎水平，使土渗流方向近乎水平，使土粒产生向下游移动的趋势，粒产生向下游移动的趋势，对稳定不利对稳定不利渗流力与重力方向相渗流力与重力方向相反，当渗透力大于土反，当渗透力大于土体的有效重度，土粒体的有效重度，土粒将被水流冲出将被水流冲出第三章第三章 土的渗

26、透性及渗流土的渗透性及渗流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：当容器当容器当容器当容器B B B B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A A A A与容器与容器与容器与容器B B B B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，这种现象称为流土或浮冲、砂沸。流土或浮冲、砂沸。

27、流土或浮冲、砂沸。流土或浮冲、砂沸。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.2 流砂或流土现象流砂或流土现象渗透变形可分为：流土和管涌两种基本形式。渗透变形可分为：流土和管涌两种基本形式。流土：流土：流土：流土：在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒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。它主要发生在颗粒级群同时起动而流失的现象。它主要发生在颗粒级群同时起动而流失的现象。它主要发生在颗粒级群同时起动而流失的现象。它主要发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉

28、砂和粉土层中。（突发性）配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中。（突发性）配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中。（突发性）配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中。（突发性）第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.2 流砂或流土现象流砂或流土现象通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为临界临界临界临界水力梯度水力梯度水力梯度水力梯度或抗渗梯度。或抗渗梯度。或抗渗梯度。或抗渗梯度。土的不均匀系数土的不均匀系数土的不均匀系数土的不

29、均匀系数CCuu愈大，愈大，愈大，愈大，i icrcr值愈小；土中细颗粒含量高，值愈小；土中细颗粒含量高，值愈小；土中细颗粒含量高，值愈小；土中细颗粒含量高，i icrcr值增大；土的渗透系数愈大，值增大；土的渗透系数愈大，值增大；土的渗透系数愈大，值增大；土的渗透系数愈大，i icrcr愈低。愈低。愈低。愈低。第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.2 流砂或流土现象流砂或流土现象GJ当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力坡降何力作用，好像处于悬浮状态

30、，这时的水力坡降即为临界水力坡降即为临界水力坡降或或在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安在工程计算中，将土的临界水力坡降除以某一安全系数全系数Fs(23)，作为允许水力坡降，作为允许水力坡降i。设计时，设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力坡降为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力坡降控制在允许坡降控制在允许坡降i内内第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制3.4.2 流砂或流土现象流砂或流土现象第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3.4.2 流砂或流土现象流砂或流土现象【例】某土坝地基土的比重某土坝地基土的比重Gs=2

31、.68，孔隙比孔隙比e=0.82，下游下游渗流出口处经计算水力坡降渗流出口处经计算水力坡降i为为0.2，若取安全系数，若取安全系数Fs为为2.5，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏，试问该土坝地基出口处土体是否会发生流土破坏【解答】解答】临界水力坡降临界水力坡降 由于实际水力坡降由于实际水力坡降i 10的匀粒砂土，的匀粒砂土，在一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏在一定的水力梯度下，局部地区较易发生流土破坏 对对Cu10的砂和砾石、卵石，分两种情况的砂和砾石、卵石，分两种情况:当孔隙中细粒含量较少（小于当孔隙中细粒含量较少（小于30%）时，由于阻力较小，）时，由于阻力较小，只要较

32、小的水力坡降，就易发生管涌只要较小的水力坡降，就易发生管涌如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含如孔隙中细粒含量较多，以至塞满全部孔隙（此时细料含量约为量约为30%35%），此时的阻力最大，一般不出现管涌而），此时的阻力最大，一般不出现管涌而会发生流土现象会发生流土现象第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3-4 3-4 渗透破坏与控制渗透破坏与控制砂垫层砂垫层水位水位加筋土工布加筋土工布回填中粗砂回填中粗砂抛石棱体抛石棱体设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失设置反滤层，既可通畅水流，又起到保护土体、防止细粒流失而产生渗透变形的作用而产生渗透变形的作用。反

33、滤层可由粒径不等的无粘性土组成，反滤层可由粒径不等的无粘性土组成，也可由土工布代替，上图为某河堤基础加筋土工布反滤层也可由土工布代替，上图为某河堤基础加筋土工布反滤层 第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流3.4.3 管涌现象和潜蚀现象管涌现象和潜蚀现象管涌防治措施：改变几何条件，铺设反滤层；改管涌防治措施：改变几何条件，铺设反滤层；改管涌防治措施：改变几何条件，铺设反滤层；改管涌防治措施：改变几何条件，铺设反滤层；改变水力条件，降低水力梯度。变水力条件，降低水力梯度。变水力条件，降低水力梯度。变水力条件，降低水力梯度。当基坑下部有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚度，当基坑下部

34、有承压水层时，开挖基坑减小了底板隔水层的厚度，当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲毁当隔水层较薄经受不住承压水头压力，承压水头压力就会冲毁基坑底板，这种现象称为基坑底板，这种现象称为基坑突涌基坑突涌第三章第三章 土的渗透性及渗流土的渗透性及渗流 本章介绍了本章介绍了地基土渗透理论的建立地基土渗透理论的建立、渗透系数的确定方渗透系数的确定方法法以及以及渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形等内容。地基土以及某些土工建等内容。地基土以及某些土工建筑物本身（如土坝）是由颗粒状或碎块固体材料组成的多筑物本身（如土坝）是由颗粒状或碎块固体材料组成的多孔隙介质，其内部包含着许多互相连通的孔隙或裂

35、隙，存孔隙介质，其内部包含着许多互相连通的孔隙或裂隙，存在于地基中的重力水将在水力梯度的作用下发生流动而形在于地基中的重力水将在水力梯度的作用下发生流动而形成渗流。不同的土具有不同的透水能力，主要由土的颗粒成渗流。不同的土具有不同的透水能力，主要由土的颗粒组成和孔隙比等决定。土的透水性定量指标是组成和孔隙比等决定。土的透水性定量指标是渗透系数渗透系数，渗透系数值愈大，表示土的透水能力愈强。渗透系数通常渗透系数值愈大，表示土的透水能力愈强。渗透系数通常可通过试验方法或经验估算法来确定。研究渗流问题的基可通过试验方法或经验估算法来确定。研究渗流问题的基本定律是本定律是达西定律达西定律。渗流的作用将在地基土中产生渗透力，。渗流的作用将在地基土中产生渗透力，而渗透力的增大将可能导致土体发生而渗透力的增大将可能导致土体发生流砂流砂与与管涌管涌二种渗透二种渗透变形。变形。本章小结本章小结EndofChapter3