土力学-第二章土的渗透性及渗流
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教学内容设计及安排第一节达西定律【基本内容】渗透——在水位差作用下,水透过土体孔隙的现象。
渗透性——土具有被水透过的性能。
一、达西定律v =ki =k Lh或用渗流量表示为q =vA =kiA式中 v ――渗透速度,cm/s 或m/d ;q ――渗流量,cm 3/s 或m 3/d ;i =h /L ――水力坡降(水力梯度),即沿渗流方向单位距离的水头损失,无因次; h ――试样两端的水头差,cm 或m ; L ――渗径长度;cm 或m ;k ――渗透系数,cm/s 或m/d ;其物理意义是当水力梯度i 等于1时的渗透速度; A ――试样截面积,cm 2或m 2。
【注意】由上式求出的v 是一种假想的平均流速,假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的。
水在土体中的实际平均流速要比达西定律采用的假想平均流速大。
二、达西定律的适用范围与起始水力坡降对于密实的粘土:由于结合水具有较大的粘滞阻力,只有当水力梯度达到某一数值,克服了结合水的粘滞阻力后才能发生渗透。
起始水力梯度――使粘性土开始发生渗透时的水力坡降。
(a ) 砂土 (b ) 密实粘土 (c )砾石、卵石粘性土渗透系数与水力坡降的规律偏离达西定律而呈非线性关系,如图(b )中的实线所示,常用虚直线来描述密实粘土的渗透规律。
()b i i k v -= (2-3)式中 i b ――密实粘土的起始水力坡降;对于粗粒土中(如砾、卵石等):在较小的i 下,v 与i 才呈线性关系,当渗透速度超过临界流速v cr 时,水在土中的流动进入紊流状态,渗透速度与水力坡降呈非线性关系,如图(c )所示,此时,达西定律不能适用。
第二节 渗透系数及其确定方法【基本内容】一、渗透试验1.常水头试验常水头试验适用于透水性大(k >10-3cm/s )的土,例如砂土。
常水头试验就是在整个试验过程中,水头保持不变。
试验时测出某时间间隔t 内流过试样的总水量V ,根据达西定律At LhkkiAt qt V === 即 hAtVL k =2.变水头试验粘性土由于渗透系数很小,流经试样的总水量也很小,不易准确测定。