土渗透性及水渗流
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第二章 土的渗透性和渗流问题第一节 概 述土是多孔介质,其孔隙在空间互相连通。
当饱和土体中两点之间存在能量差时,水就通过土体的孔隙从能量高的位置向能量低的位置流动。
水在土体孔隙中流动的现象称为渗流;土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。
土的渗透性是土的重要力学性质之一。
在水利工程中,许多问题都与土的渗透性有关。
渗透问题的研究主要包括以下几个方面:1.渗流量问题。
例如对土坝坝身、坝基及渠道的渗漏水量的估算(图2-la 、b ),基坑开挖时的渗水量及排水量计算(图2-1C ),以及水井的供水量估算(图2-1d )等。
渗流量的大小将直接关系到这些工程的经济效益。
2.渗透变形(或称渗透破坏)问题。
流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力,这一作用力称为渗透力。
当渗透力过大时就会引起土颗粒或土体的移动,从而造成土工建筑物及地基产生渗透变形。
渗透变形问题直接关系到建筑物的安全,它是水工建筑物和地基发生破坏的重要原因之一。
由于渗透破坏而导致土石坝失事的数量占总失事工程数量的25%~30%。
3.渗流控制问题。
当渗流量和渗透变形不满足设计要求时,要采用工程措施加以控制,这一工作称为渗流控制。
渗流会造成水量损失而降低工程效益;会引起土体渗透变形,从而直接影响土工建筑物和地基的稳定与安全。
因此,研究土的渗透规律、对渗流进行有效的控制和利用,是水利工程及土木工程有关领域中的一个非常重要的课题。
第二节 土的渗透性一、土的渗透定律—达西定律(一)渗流中的总水头与水力坡降液体流动除了要满足连续原理外,还必须要满足液流的能量方程,即伯努里方程。
在饱和土体渗透水流的研究中,常采用水头的概念来定义水体流动中的位能和动能。
水头是指单位重量水体所具有的能量。
按照伯努里方程,液流中一点的总水头h ,可用位置水头Z 、压力水头w uγ和流速水头g v 22之和表示,即 1)-(2 22g v uz h w ++=γ 式(2—1)中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能,其量纲为长度。
第二章 土的渗透性和渗流问题第一节 概 述土是多孔介质,其孔隙在空间互相连通。
当饱和土体中两点之间存在能量差时,水就通过土体的孔隙从能量高的位置向能量低的位置流动。
水在土体孔隙中流动的现象称为渗流;土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性。
土的渗透性是土的重要力学性质之一。
在水利工程中,许多问题都与土的渗透性有关。
渗透问题的研究主要包括以下几个方面:1.渗流量问题。
例如对土坝坝身、坝基及渠道的渗漏水量的估算(图2-la 、b ),基坑开挖时的渗水量及排水量计算(图2-1C ),以及水井的供水量估算(图2-1d )等。
渗流量的大小将直接关系到这些工程的经济效益。
2.渗透变形(或称渗透破坏)问题。
流经土体的水流会对土颗粒和土体施加作用力,这一作用力称为渗透力。
当渗透力过大时就会引起土颗粒或土体的移动,从而造成土工建筑物及地基产生渗透变形。
渗透变形问题直接关系到建筑物的安全,它是水工建筑物和地基发生破坏的重要原因之一。
由于渗透破坏而导致土石坝失事的数量占总失事工程数量的25%~30%。
3.渗流控制问题。
当渗流量和渗透变形不满足设计要求时,要采用工程措施加以控制,这一工作称为渗流控制。
渗流会造成水量损失而降低工程效益;会引起土体渗透变形,从而直接影响土工建筑物和地基的稳定与安全。
因此,研究土的渗透规律、对渗流进行有效的控制和利用,是水利工程及土木工程有关领域中的一个非常重要的课题。
第二节 土的渗透性一、土的渗透定律—达西定律(一)渗流中的总水头与水力坡降液体流动除了要满足连续原理外,还必须要满足液流的能量方程,即伯努里方程。
在饱和土体渗透水流的研究中,常采用水头的概念来定义水体流动中的位能和动能。
水头是指单位重量水体所具有的能量。
按照伯努里方程,液流中一点的总水头h ,可用位置水头Z 、压力水头w uγ和流速水头g v 22之和表示,即 1)-(2 22g v uz h w ++=γ 式(2—1)中各项的物理意义均代表单位重量液体所具有的各种机械能,其量纲为长度。