1 土 力 学
王丽琴
西安理工大学土建学院
岩土工程研究所
王丽琴主讲
2
卓越班作业：P
78，1
～ 5
，7，10；
水工班作业：P
46，1， 2，3，4
3 第二章 土的渗透性与渗流规律
第一节 概 述
第二节 土的渗透性
第三节 二维渗流与流网
第四节 渗透力和渗透变形
王丽琴主讲
4 概 述
土颗粒 土中水
渗流
碎散性
三相性
孔隙流体 流动 能量差
渗透性：
土具有被水等液体透过的性质。
渗 流：
水等液体在土体孔隙中流动的现象。
王丽琴主讲
5 渗流量
渗透变形
土石坝 防渗斜墙及铺盖
浸润线
透水层
不透水层 土石坝坝基坝身渗流
王丽琴主讲
6 渗水压力
扬压力
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
王丽琴主讲
7 渗流量
透水层
不透水层 天然水面 水井渗流
Q
王丽琴主讲
8 渗流量
原地下水位
渗流时地下水位 渠道渗流
水位
王丽琴主讲
9 渗流滑坡 渗流滑坡
王丽琴主讲
10
渗流
量
渗透变
形 渗水压
力
渗流滑
坡 土的渗透性及渗流规律
二维渗流及流网
渗透力与渗透变形 扬压
力
土坡稳定分析 挡水建筑物
集水建筑物
引水结构物
基坑等地下施工
多雨地区边坡 水位
11 第二章 土的渗透性与渗流规律
第一节 概 述
第二节 土的渗透性
第三节 二维渗流与流网
第四节 渗透力和渗透变形
王丽琴主讲
12 水往低处流
水往高处“跑” 速度v
压力u 位置：使水流从位置势能高处
流向位置势能低处
流速：水具有的动能
压力：水所具有的压力势能 一、渗流中的水头与水力坡降
王丽琴主讲
13 A
B L
透水层
不透水层 基坑 板桩墙 一．渗流中的水头与水力坡降
王丽琴主讲
14
A
B
L h
1 h
2
z
A wAu
wBu
z
B Δh
0 0
基准面 gvu
zh
w22
wA
Au
zh
1
wB
Bu
zh
2
12hhhwu
zh
Lh
i
总水头－单位重量水体所具有的能量
土是矿物或岩石碎屑构成的松软集合体
地基：通常把支承基础的土体或岩体称为地基
基础：是将结构承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分
地基与基础设计三个基本条件：1作用于地基上的荷载效应不得超过地基容许承载力或地基承载力特征值，保证建筑物不因地基承载力不足造成整体破坏或影响正常使用，具有足够防止整体破坏的安全储备2基础沉降不得超过地基变形容许值，保证建筑物不因地基变形而损坏或影响其正常使用3挡土墙、边坡以及地基基础保证具有足够防止失稳破坏的安全储备。
固体颗粒构成土的骨架，其大小和形状、矿物成分及其组成情况是决定土物理力学性质的重要因素
矿物颗粒两类：1原生矿物，即岩浆在冷凝过程中形成的矿物2次生矿物，系原生矿物经化学风化作用后而形成新的矿物
粒度：土粒的大小 界限粒径：划分粒组的分界尺寸
颗粒级配：土中所含各粒组的相对含量，以土粒总重的百分数表示，称为土的颗粒级配
结合水：是指受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水
自由水：是存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水
重力水是存在地下水位以下，土颗粒电分子引力以外的水，在本身重力作用下运动
毛细水：是受到水与空气交界面处表面张力的作用，存在与地下水位以上的透水层中自由水
电泳：固体颗粒在直流电作用下向某一电极移动的现象电渗：水分子向相反电极移动的现象
反离子：固定层和扩散层中所含的阳离子与土粒表面的负电荷的电位相反，故称为反离子
强结合水：固定层中的机型水分子形成的水膜
弱结合水：强结合水以外、扩散层内的水
影响冻胀的因素：1土的因素2水的因素3温度的因素
防冻胀措施：要将构筑物基础底面置于当地冻结深度以下，以防止冻害的影响
土的结构：是指土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征
单粒 蜂窝 絮凝
土的构造：在同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征
成层性（层理构造） 裂隙型
重度 土的重力密度
第一章 土的物理性质及工程分类
土是岩石经过物理风化、化学风化、生物风化作用后的产物，是由各种大小不同的土粒按各种比例组成的集合体。
土粒之间的孔隙中包含着水和气体，是一种三相体系。
第一节 土的三相组成
无机矿物颗粒 原生矿物：岩浆在冷凝过程中形成的矿物，如石英、长石、云母等
固体颗粒 次生矿物：原生矿物风化作用的新矿物32OAl、32OFe、次生2SiO、
（固相） 粘土矿物以及碳酸盐等
有机质：由于微生物作用，土中产生的复杂的腐殖质矿物，还有动植物残体等有机物，如泥炭等。
土
结合水 强结合水
水 弱结合水
（液相） 自由水 毛细水
重力水
气体 与大气联通： 与空气相似，受到外力作用时排出，对土的工程性质没多大影响。
（气相） 与大气不连通：密闭气体，压力大被压缩或溶解于水中，压力小时气泡恢复原状或重游
离，对土的工程性质有很大影响。
（含气体的土成为非饱和土，非饱和土的工程性质研究已成为土力学的一个新分支）
第二节 土的颗粒特征
1．描述土粒大小及各种颗粒的相对含量的常用方法：对粒径>0.075mm的土粒，筛分法；粒径<0.075mm的土粒，沉降分析法。
沉降分析法是根据土粒在悬液中沉降的速度与粒径的平方成正比的Stokes公式来确定各粒组相对含量的方法。
2．土粒大小划分：块-碎-砾-砂-粉-粘
（粉：砂粉，粘粉；粘：粉粘，粘土）
粘土粒径<0.002mm，为很细小的扁平颗粒，表面具有极强的和水相互作用的能力。
第三节 土的三相比例指标
土的三相五只在体积和质量上的比例关系称为三相比例指标。三相比例指标反映了土的干燥与潮湿、疏松与紧密，是评价土的工程性质的最基本的物理性质指标，也是工程地质勘查报告中不可缺少的基本内容。
《土质学与土力学》作业1
一、单项选择题（每小题2分，共12分）
1. 土颗粒的大小及其级配，通常是用粒径级配曲线来表示的。级配曲线越平缓表示 。
(A) 土粒大小较均匀，级配良好
(B) 土粒大小不均匀，级配不良
(C) 土粒大小不均匀，级配良好
2. 对土粒产生浮力的是 。
(A) 毛细水 (B) 重力水 (C) 结合水
3. 毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？
(A) 粘土颗粒电场引力作用
(B) 孔隙水压力差的作用
(C) 水与空气交界面处的表面张力作用
4. 三种粘土矿物中， 的结构单元最稳定。
(A) 蒙脱石 (B) 伊利石 (C) 高岭石
5. 颗粒表面具有很强的吸附水化阳离子和水分子的能力，称为表面能。颗粒大小和表面能之间的关系为 。
(A) 颗粒越大，表面能越大 (B) 颗粒越细，表面能越大
(C) 颗粒越圆，表面能越大
6. 三种粘土矿物的亲水性大小，哪种次序排列是正确的：
(A)高岭石＞伊利石＞蒙脱石 (B) 伊利石＞蒙脱石＞高岭石 (C) 蒙脱石＞伊利石＞高岭石 姓 名：________________
学 号：________________
得 分：________________
教师签名：________________ 二、填空题（每小题1分，共22分）
1. 颗粒级配曲线越 ，不均匀系数越 ，颗粒级配越 。
为获得较大密实度，应选择级配 的土料作为填方或砂垫层的土料。
2.粘粒含量越 ，颗粒粒径越 ，比表面积越 ，亲水性越 ，可吸附弱结合水的含量越 ，粘土的塑性指标越
