土力学-3.土中水的运动规律
- 格式:ppt
- 大小:2.76 MB
- 文档页数:39
地下水并非处于静止不动的状态,而是运动着的。
地下水的运动不仅与工程的设计方案、施工方法与工期、工程投资以及工程长期使用都有着密切关系,而且,若对地下水处理不当,还可能产生不良影响,甚至发生工程事故。
因此,在工程建设中,必须对地下水进行研究。
本章重点研究土中水的运动规律及其对土性质的影响。
毛细水是受到水与空气交界面处表面张力的作用、存在于地下水位以上的透水层中自由水。
土的毛细现象是指土中水在表面张力的作用下,沿着细的孔隙向上及向其他方向移动的现象。
土体能够产生毛细现象的性质称为土的毛细性。
土的毛细性,是引起路基冻害、地下室过分潮湿的主要原因,在工程中必须引起高度重视。
一、土层中的毛细水带土层中由于毛细现象所湿润的范围称为毛细水带。
毛细水带根据形成条件和分布状况,分为正常毛细水带、毛细网状水带和毛细悬挂水带三种,如图2-1所示。
1.正常毛细水带(又称毛细饱和带)它位于毛细水带的下部,主要是由潜水面直接上升而形成的,与地下潜水连通。
毛细水几乎充满了全部孔隙。
正常毛细水带随着地下水位的升降而变化。
2.毛细网状水带它位于毛细水带的中部。
当地下水位急剧下降时,它也随之急速下降,这时在较细的毛细孔隙中有一部分毛细水来不及移动,仍残留在孔隙中,而较粗的毛细孔隙中由于毛细水的下降,孔隙中会留下气泡,毛细水便呈网状分布。
毛细网状水带中的水,可以在表面张力和重力作用下移动。
3.毛细悬挂水带它位于毛细带的上部,是由于地表水渗入而形成的,水悬挂在土颗粒之间,不与中部或下部的毛细水相连。
当地表有水补给时,毛细悬挂水在重力作用下向下移动。
上述三个毛细水带不一定同时存在,这取决于当地的水文地质条件。
当地下水位较低时,可能同时出现三种毛细水带;当地水位很高时,可能就只有正常毛细水带,而没有毛细悬挂水带和毛细网状水带。
在毛细水带内,土的含水量随着深度而变化,自地下水位向上含水量逐渐减少,但到毛细悬挂水带后,含水量反而有所增加,如图2-1所示。
第一章 土的物理性质及其工程分类P 60[2-2] 解:V=21.7cm 3,m=72.49-32.54=39.95g ,m S =61.28-32.54=28.74g ,m W =72.49-61.28=11.21g7.2195.39==V m ρ=1.84g/ cm 3,74.2821.11==sw m m w =39% 07.1184.1)39.01(174.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d eP 60[2-3] 解:963.0185.1)34.01(171.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρWS d e 963.01963.071.21++=++=e e d s sat ρ=1.87 g/ cm 3,87.0187.1=-=-='W sat ρρρ g/ cm 3g ργ'='=0.87×10=8.7 kN/m 3P 60[2-4] 解:已知77.1=ρg/cm 3, w =9.8%,s d =2.67,461.0min =e ,943.0max =e∴656.0177.1)098.01(167.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e ,∈=--=--=6.0461.0943.0656.0943.0min max max e e e e D r (0.33,0.67)∴该砂土处于中密状态。
P 60[2-5] 解:已知s d =2.73,w =30%,=L w 33%,=P w 17%土样完全饱和→1=r S ,sat ρρ=819.073.23.01=⨯=⇒==e e wd S S r ,819.01819.073.21++=++=e e d s sat ρ=1.95 g/ cm 3 3.0195.11+=+=w d ρρ=1.5 g/ cm 3,161733=-=-=P L p w w I 81.0161730=-=-=P P LI w w I 10<16=p I ≤17→该土为粉质粘土0.75<81.0=L I ≤1→该土处于软塑状态[附加1-1]证明下列换算公式:(1)w s d e d ρρ+=1;(2)γee S sw r ++=1γγ;(3)n n w S w s r γγ)1(-=(1)证明:设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1w s s w s s s s d ed V V d V V V m ρρρρ+====1 (2)证明:设e V V V V V Ve V S V V SV S +=+===⇒=1,1V g V V V g m m V mg V G s s w w s w )()(ρργ+=+===ee S V V V S sw r s s w v r ++=+=1γγγγ (3)证明:设n V n V n VVV s v v -==⇒==1,,1∴nn w gV gV w V V w V V m m V m V V S w s v w s s v w s s ss v w s wv w w v w r γγρρρρρρρ)1(-====== [附加1-2]解:V=72cm 3,m=129.5g ,m S =121.5g ,m W =129.5-121.5=8g%6.65.1218===⇒S W m m ω 6.0172/5.129)066.01(17.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e %7.296.07.2066.0=⨯==e d S S r ω 0.1872105.129=⨯===V mg V G γkN/m 36.20106.16.07.21=⨯+=++=W S sat e e d γγkN/m 36.10106.20=-=-='W sat γγγkN/m 39.16106.17.21=⨯=+=W S d e d γγkN/m 3∴γγγγ'>>>d sat[附加1-3]解:已知s d =2.68,w =32%,土样完全饱和→1=r S86.068.232.01=⨯=⇒==e ed S Sr ω02.1986.1)32.01(1068.286.01)1(=+⨯⨯=⇒=-+=γγωγW S d e kN/m 3[附加1-4]解:已知66.1=ρg/cm 3,s d =2.69,(1)干砂→w =0 ∴62.0166.1)01(169.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρρw d e W S(2)置于雨中体积不变→e 不变∴%2.969.262.04.04.0=⨯=⇒==w e wd S S r [附加1-5]解:已知m=180g ,1w =18%,2w =25%,sss s s w m m m m m m m w -=-==18011=18%→s m =152.54g∴)(12w w m m s w -=∆=152.54×(0.25-0.18)=10.68g[附加1-6]实验室内对某土样实测的指标如下表所示,计算表土中空白部分指标。