工程地质及土力学第3章土的渗透性与渗流.ppt

第五节 渗流情况下的孔隙水压力与有效应力 粒间应力（interparticle stress）由骨架颗粒间接触点传递的应力。 有效应力（effective stress）指这种对土体的变形和强度变化有效的粒间应力。 孔隙水压力（pore water pressure）由孔隙水传递的应力，它不能直接引起土体的变形和强度变化，又称为中性压力。它不随时间而变化。 超静孔隙水压力（excess pore water pressure）由外荷引起的超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它在固结过程中不断变化，固结终了时应等于零。 一、饱和土的有效应力原理表达式 建立a-a面的竖向力平衡方程 Terzaghi有效应力原理要点 1、饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，两者之间的关系总满足： 二、在静水条件下土的孔隙水压力和有效应力 朝上稳定渗流 静水中的土体 R = γ’L－ γwΔh R = γ’L 渗流中的土体 向上渗流存在时， 滤网支持力减少 水与土之间的作用力－渗流的拖曳力 总渗透力 J = γwΔh 渗透力 j = J/V = γwΔh/L = γwi j = γwi ---体积力 R = γ’L－ γwΔh 渗流中的土体所受滤网支持力 向上渗流存在时，滤网支持力减少 临界水力坡降 i = Δh/L = γ’ /γw icr = γ’ /γw γ’L－ γwΔh = 0 渗透力的性质 物理意义： 单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是体积力 j = γwi 大小： 方向：与渗流方向一致 作用对象：土骨架 利用流网求渗透力 复杂条件 总渗透力 大 小：jx网格面积 方 向：与流线一致 作用点：形心 流网较密处i较大，该处渗透力也大 不同位置的渗透力对 土体稳定性的影响不同 H △h 0 l s l s 基本类型 二、渗透变形（渗透破坏） 流土 管涌 土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 形成条件 防治措施 1. 流土 在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象。 粘性土k1k2 砂性土k2 坝体 渗流 原因： 形成条件 Fs: 安全系数1.5～2.0 [ i ] : 允许坡降 i icr : i = icr : i icr : 土体处于稳定状态 土体发生流土破坏 土体处于临界状态 经验判断： 管涌 2.管涌 原因： 内因——有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙 外因——渗透力足够大 在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。 管涌破坏 流土与管涌的比较 流土 土体局部范围的颗粒同时发生移动 管涌 只发生在水流渗出的表层 只要渗透力足够大，可发生在任何土中 破坏过程短 导致下游坡面产生局部滑动等 现象 位置 土类 历时 后果 土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动 可发生于土体内部和渗流溢出处 一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土 破坏过程相对较长 导致结构发生塌陷或溃口 3. 防治措施 增大[i]：下游增加透水盖重 防治流土 减小i ：上游延长渗径； 下游减小水压 防治管涌 改善几何条件：设反滤层等 改善水力条件：减小渗透坡降 2、土的压缩变形和强度变化都只取决于有效应力的变化。 自学：考虑毛细作用时的两种应力的计算 四、在稳定渗流下的孔隙水压力与有效应力 地下水位下降，会在土层中产生朝下的渗流，从而使有效应力增加，导致土层发生压密变形，称为渗流压密。这是引起地面沉降的又一个原因。实质上渗透力就是作用于土骨架上的有效应力。 朝下稳定渗流 * * §第一节 概述 第三章 土的渗透性和渗流 §第三节 二维渗流与流网 §第四节 渗透力与渗透变形 §第二节 土的渗透性 §第五节 渗透情况下的孔隙水压力 与有效应力 碎散性 多孔介质 三相体系 孔隙流体流动 渗流 渗透性 土具有被水、气等液体透过的性质 渗透特性 强度特性 变形特性 非饱和土的渗透性 饱和土的渗透性 第一节 概 述 能量差 水、气等在土体孔隙中流动的现象 渗透压力 渗流量 渗透变形 透水层 不透水层 基坑 板桩墙 板桩围护下的基坑渗流 渗流量 渗透变形 石坝 浸润线 透水层 不透水层 石坝坝基坝身渗流 渗流量 渗透变形 渗透压力 渗流滑坡 土的渗透性及渗透规律 二维渗流及流网 渗透力与渗透变形 水头梯度 土坡稳定分析 §第二节 土的渗透性 一．渗流中的水头与水力坡降 二．渗透试验与达西定律 三．渗透系数的测定及影响因素 能量方程 渗流速度的规律 渗透特性 四．层状地基的等效渗透系数 地