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第四章 土的渗透性和渗流问题第一节 概述土是由固体相的颗粒、孔隙中的液体和气体三相组成的，而土中的孔隙具有连续的性质，当土作为水土建筑物的地基或直接把它用作水土建筑物的材料时，水就会在水头差作用下从水位较高的一侧透过土体的孔隙流向水位较低的一侧。
渗透：在水头差作用下，水透过土体孔隙的现象渗透性：土允许水透过的性能称为土的渗透性。
水在土体中渗透，一方面会造成水量损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部应力状态的变化，从而改变水土建筑物或地基的稳定条件，甚者还会酿成破坏事故。
此外，土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非常重要的影响。
本章将主要讨论水在土体中的渗透性及渗透规律，以及渗透力渗透变形等问题。
第二节 土的渗透性一、土的渗透规律——达西定律(一)渗流中的总水头与水力坡降液体流动的连续性原理：（方程式）dw v dw v w w ⎰⎰=2211 2211v w v w =1221w w v v = 表明：通过稳定总流任意过水断面的流量是相等的；或者说是稳定总流的过水断面的 平均流速与过水断面的面积成反比。
前提：流体是连续介质流体是不可压缩的；流体是稳定流，且流体不能通过流面流进或流出该元流。
理想重力的能量方程式（伯努利方程式1738年瑞士数学家应用动能定理推导出来的。
）c gv r p Z =++22饱和土体空隙中的渗透水流，也遵从伯努利方程，并用水头的概念来研究水体流动中 的位能和动能。
水头：实际上就是单位重量水体所具有的能量。
按照伯努利方程，液流中一点的总水头h ，可以用位置水头Z ，压力水头U/r w 和流速水头V 2/2g 之和表示，即gv r u Z h w 22++= 4-1 此方程式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，而其量纲都是 长度。
教材P37图22表示渗流在水中流经A ，B 两点时，各种水头的相互关系。
按照公式（4－1），A,B 两点的总水头可分别表示为：gv r u Z h A w A A A 22++= gv r u Z h B w B B B 22++= h h h B A ∆+=式中：Z A ，Z B ：为A ，B ，两点相对于任意选定的基准面的高度，代表单位重量液体 所具有的位能（位置高度）故称Z 为位置水头。
渗流的达西定律
渗流的达西定律是描述液体在多孔介质中流动的规律，由法国水力工程师亨利·达西通过实验得出。
该定律指出，在渗流运动中，流速V与水力坡度J成正比，即V=KJ，其中K 为渗透系数，反映了土壤的透水性能。
达西定律适用于一维稳定流动，即流速与渗流方向保持不变的情况。
在实际应用中，对于非稳定流动的情况，如流速随时间变化的情况，或者对于非线性流动的情况，如流速与压力梯度之间的关系不是线性的情况，达西定律可能不适用。
除了达西定律，渗流研究还包括其他一些重要原理和规律，如渗流的连续性方程、能量方程、动量方程等。
这些方程描述了渗流运动的基本规律和特性，是解决实际问题的基础。
在实际应用中，达西定律被广泛应用于水文学、地下水工程、环境保护等领域。
例如，在地下水工程中，可以根据达西定律计算地下水的流量和流向，进而确定地下水的利用和防治措施。
在环境保护中，可以根据达西定律预测污染物在土壤中的扩散和迁移规律，从而制定相应的污染控制和治理方案。
总之，渗流的达西定律是描述液体在多孔介质中流动的规律，是渗流研究中的基本原理之一。
在实际应用中，需要根据具体问题的特性和要求，选择合适的理论和方法来解决实际问题。
同时，随着科学技术的发展，渗流研究也不断涌现出新的理论和方法，为解决复杂问题提供了更多选择和思路。
第三章土的渗透性与土中水的渗流第二讲达西定律及其适用范围试验装置：渗透仪1856 年达西(Darcy)在研究城市供水问题时进行了砂土的一维渗透试验L试验类型：常水头试验h 2h 1基准面透水石A QQ一维渗流试验管内填筑砂土土柱一维渗流试验q=Q/t渗流达到稳定标志：前后两次测量得到的q 相等或很接近试验测定量：QLh1基准面透水石A QQh 2渗流量一维渗流试验q=Q/t渗流达到稳定标志：前后两次测量得到的q 相等或很接近试验测定量：Q2h 改变h ∆改变，测得对应渗流量单位时间流量q与水头差成正比Lh 1基准面透水石A QQ渗流量h 212h h h ∆=-Lh 2h 1基准面透水石A QQ∆=-h h h 12保持L ，h 1，h 2不变，改变渗透仪内截面积A 试验结果表明，单位时间流量q 与截面积A 成正比有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）透水石Lh 2h 1基准面A QQ保持h 1，h 2，A 不变，改变土柱长度L单位时间流量q 与长度L 成反比Δh↑，q↑A↑，q↑L↑，q↓达西通过试验发现一维渗流试验水力梯度：截面平均流速:Lh 2h 1基准面透水石A QQv =qA=k ⋅iq ∝AΔh Li =ΔhLv =q A该公式就是著名的达西定律，其适用前提是土中水是处于层状的流动状态，即层流状态。
达西定律达西定律(也称渗流定律)：在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力梯度i的一次方成正比，并与土的性质有关。
v=k⋅i有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）达西定律渗透系数k：反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力梯度i＝1时的渗流速度单位：cm/s, m/s, m/day渗透速度v：土体试样全截面的平均渗流速度，也称假想渗流速度其中，vs 为实际平均流速，孔隙断面的平均流速v=qA<v s=vn达西定律土中实际流速（各点大小、方向不同）：由于土颗粒排列的任意性，在土中渗流水的真实流速的方向和大小各点都是不同的，是随孔隙的分布和大小而变化的。
