各种土中水的特征

4.2.3 土的冻胀和冻融作用 图4－8 冰的分子结构
水—冰：大约体胀9％。 1928 至 1929 年 冬 季 ， 卡 萨 格 兰 德
（Casagrande）在美国新罕布什尔州的公 路进行了实地量测。当地秋季时地下水位深 2m，冬季当冻层深度为45cm时，地表总冻 胀量达13cm。冻层中冻结前含水量为8％～ 12％，冻结后含水量达到60％～110％。开 挖后发现冻层中分布大量的冰晶、冰透镜体、 冰夹层，平均冰厚度为13cm。
Ts
T0
Ts为 地表面气温
T T0为多年平均气温
冻 结 锋 面 下 降
z
（散热）热流方程：
qt
kt
T z
当水结冻时，释放潜热， 向水下传递，随着冻结锋 面下降，dT/dz减小，最后 锋面达到平衡。
图4－ 地基土的冻结与温度传递
粉
随
土
着
渗
透 系
粉
吸 力
数
砂
增
k/ cm/s
加
渗

透
系
数
粘土
减 少
吸力 /100kPa
可见地基中水分的转移才是地基冻胀的基 本原因。
冻胀
图4－9 冻胀过程中的水分转移
冻胀的机理与过程
土中冰晶与颗粒表面水的结冻温度<0 度：土中水的离子，颗粒的表面力 冰 晶与土颗粒表面存在未冻水，可比0度 低几度。而在冻结锋面存在吸附膜。随 着温度降低，吸附膜水被结冻，离子浓 度增加，产生吸力，它力图保持膜厚度 不变，吸力将下部土中水（毛细水）吸 引上来，再结冻形成冰透镜体，冻胀增 加毛细力又吸引下部的地下水，源源不 断，形成开放体系，使冻胀不断增加。
4.2土中水的形态及其 对土性的影响

在实践中也有些估算毛细水 上升高度的经验方式，如海森 (A.Hazen)的经验公式：
hc
C ed10
通过试验可以得出，在较粗
颗粒土中，毛细水上升一开始进
行的很快，以后逐渐缓慢，细颗
粒土毛细水上升高度较大，但上
升速度较慢。
土中水的运动规律
3.2.3 毛细压力
毛细压力可以用图3.3来说明。 图中两个土粒(假想是球体)的接 触面间有一些毛细水，土粒表面 的湿润作用，使毛细水形成弯液 面。在水和空气的分界面上产生 的表面张力是沿着弯液面切线方 向作用的，它促使两个土粒互相 靠拢，在土粒的接触面上就产生 一个压力，称为毛细压力。
土中水的运动规律
3.1 概述
土中水的运动规律
土中水并非处于静止不变的状态，而是处于运动状态。土 中水的运动原因和形式很多，例如，在重力作用下，地下水的 流动(土的渗透性问题)；在土中附加应力作用下孔隙水的挤出 (土的固结问题)；由于表面张力作用产生的水分移动(土的毛 细现象)；在土颗粒分子引力作用下结合水的移动(如冻结时土 中水分的移动)；由于孔隙水溶液中离子浓度的差别产生的渗 附现象等。土中水的运动将对土的性质产生影响，在许多工程 实践中碰到的问题，如流沙、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡 稳定等，都与土中水的运动有关。故本章着重研究土中水的运 动规律。
dQadh
dQ k h Fdt l
adhk h Fdt l
k al lnh1 F(t2 t1) h2
土中水的运动规律
2) 现场抽水试验
(1)无压完整井
q ln( R )
k
(H
2
r0
h
2 0
)
(2)无压非完整井
k
qlnrR0

第⼀章⼟的物理性质及分类第⼀章⼟的物理性质及分类1—1 概述⼟的定义：⼟是连续，坚固的岩⽯在风化作⽤下形成的⼤⼩悬殊的颗粒，经过不同的搬运⽅式，在各种⾃然环境中⽣成的沉积物。

⼟的三相组成：⼟的物质成分包括有作为⼟⾻架的固态矿物颗粒、孔隙中的⽔及其溶解物质以及⽓体。

因此，⼟是由颗粒(固相)、⽔(液相)和⽓(⽓相)所组成的三相体系。

第⼆节⼟的⽣成⼀、地质作⽤的概念地质作⽤--导致地壳成分变化和构造变化的作⽤。

根据地质作⽤的能量来源的不同，可分为内⼒地质作⽤和外⼒地质作⽤内⼒地质作⽤: 由于地球⾃转产⽣的旋转能和放射性元素蜕变产⽣的热能等，引起地壳物质成分、内部构造以及地表形态发⽣变化的地质作⽤。

如岩浆作⽤、地壳运动(构造运动)和变质作⽤。

外⼒地质作⽤：由于太阳辐射能和地球重⼒位能所引起的地质作⽤。

它包括⽓温变化、⾬雪、⼭洪、河流、湖泊、海洋、冰川、风、⽣物等的作⽤。

风化作⽤--外⼒(包括⼤⽓、⽔、⽣物)对原岩发⽣机械破碎和化学变化的作⽤。

沉积岩和⼟的⽣成--原岩风化产物（碎屑物质），在⾬雪⽔流、⼭洪急流、河流、湖浪、海浪、冰川或风等外⼒作⽤下，被剥蚀，搬运到⼤陆低洼处或海洋底部沉积下来，在漫长的地质年代⾥，沉积的物质逐渐加厚，在覆盖压⼒和含有碳酸钙、⼆氧化硅、氧化铁等胶结物的作⽤下，使起初沉积的松软碎屑物质逐渐压密、脱⽔、胶结、硬化⽣成新的岩⽯，称为沉积岩。

未经成岩作⽤所⽣成的所谓沉积物，也就是通常所说的“⼟”。

风化、剥蚀、搬运及沉积--外⼒地质作⽤过程中的风化、剥蚀、搬运及沉积，是彼此密切联系的。

⼆、矿物与岩⽯的概念岩⽯--⼀种或多种矿物的集合体。

矿物--地壳中天然⽣成的⾃然元素或化合物，它具有⼀定的物理性质、化学成份和形态．(⼀) 造岩矿物组成岩⽯的矿物称为造岩矿物。

矿物按⽣成条件可分为原⽣矿物和次⽣矿物两⼤类。

区分矿物可以矿物的形状、颜⾊、光泽、硬度、解理、⽐重等特征为依据。

（⼆）岩⽯岩⽯的主要特征包括矿物成分、结构和构造三⽅⾯。

n Vn V
孔隙
岩石中的各种空隙 1.分选良好，排列疏松 的砂；2.分选良好，排 列紧密的砂
3.分选不良的，含泥、 砂的砾石；4.经过部分 胶结的砂岩
5.具有结构性孔隙的 粘土
6.经过压密的粘土
7.具有裂隙的岩石
8.具有溶隙及溶穴的可 溶岩
影响孔隙度大小的因素主要有：
颗粒排列方式 分选程度 胶结充填程度 结构及次生孔隙 分选愈好，排列愈疏松，胶结充填程度愈差，孔隙度愈大； 反之愈小；粘性土的孔隙度还取决于其结构及次生孔隙。
3.地貌条件：在不同的地貌部位对地下水的形成关系密切。 一般在平原、山前区易于储存地下水，形成良好的含水层； 在山区一般很难储存大量的地下水。
4.人为因素：大量抽取地下水，会引起地下水位大幅下降； 修建水库，可促使地下水位上升。
(2)水循环的类型 根据水分循环的路径和规模，可分为两种：
◆大循环——海陆之间的水分交换过程，也称为海 陆间循环。 ◆小循环——水仅在海洋或陆地内完成的循环过程。
潜水与地表水补给的关系
(a) 潜水补给河流 (b)河流补给潜水
(c)单侧补给
潜水与地表水之间的关系
练习题一
1.某地区潜水等水位线图见下图。试确定
①河水与潜水之间的补排关系；
②A、B两点间的平均水力坡降
（A、B两点距离近似为60m）
③若在C点处凿井，多深可见
潜水面？
承压水
充满两个隔水层之间的含水层中的重力水。 含水层分区：补给区、承压区、排泄区、自流区、隔水顶板、隔水底板
H2S ： 一般存在于深部地下水中，在微生物作用下由硫 酸盐还原而形成。局部浅层地下水含有较多的H2S，并呈酸 性，对混凝土具有侵蚀性。
CO2 ：主要来源于土壤中有机质氧化产生的CO2，还有大 气中的CO2。深层地下水的CO2含量较高。含CO2较高的地下 水具有侵蚀性，能腐蚀混凝土。

选择题（1）某砂土的最大孔隙比0.2max =e ，最小孔隙比5.0min =e ，天然孔隙比75.0=e ，则其相对密度r D 为（ ）（A ）1.2 （B ）0.83 （C ）0.167 （D ）5.0（2）土粒级配曲线越平缓，说明（ B ）（A ）土粒均匀，级配不好； （B ）土粒不均匀，级配良好；（C ）土粒均匀，级配良好； （D ）土粒不均匀，级配不好。

（3）砂类土的重要特征是（ D ）（A ）灵敏度与活动度 （B ）塑性指数与液性指数（C ）饱和度与含水量 （D ）颗粒级配与密实度（4）在地面上修建一座梯形土坝，则坝基的反力分布形状应为何种形式？（ ）（A ）矩形； （B ）马鞍形； （C ）梯形。

（5）室内侧限压缩试验测得的e-P 曲线愈陡，表明该土样的压缩性（ A ）（A ）愈高； （B ）愈低；（C ）愈均匀； （D ）愈不均匀。

（6）前期固结压力小于现有覆盖土层自重应力的土称为（ A ）（A ）欠固结； （B ）次固结；（C ）正常固结； （D ）超固结。

（7）某饱和粘土层，厚度为h ，在满布荷载P 作用下固结（单面排水），当t=1a 时，固结度U=50%，若同样的饱和粘土层，在满布荷载2P 作用下固结，土层厚度为h/2，固结度U=50%时所需的时间为（ ）（A ）t=1a （B ）t=1/2a （C ）t=1/4a （D ）t=2a（8）土的抗剪强度，下列说法正确的是（ B ）。

（A ）土体中发生剪切破坏的平面，为最大剪应力作用面；（B ）土体中某点作一平面，若该面积元上的σ和τ在应力坐标上位于两条强度线之间，则表示该点处于弹性状态，未达到极限平衡；（C ）土体中发生剪切破坏的平面，其剪应力等于抗剪强度；（D ）总应力强度线的内摩擦角ϕ总是大于有效应力强度线的内摩擦角ϕ'。

（9）提高挡土墙墙后的填土质量，使土的抗剪强度增大，将使作用于墙背的（ ）（A ）主动土压力增加； （B ）主动土压力减小；（C ）静止土压力增加； （D ）被动土压力减小。

•
•
（2）考虑竖直向渗流时（水流方向与土层垂直）
总的流量等于每一土层的流量，总的截面积等于各 土层的截面积，总的水头损失等于每一层的水头损失之和 h h h 。 k q q (h h ) q (h h ) q (h h ) h h h FI F H F (H H ) F q h q h k k k Fk Fk
•
v k (I I 0 )
中 国 人 民 解 放 军 理 工 大 学 工 程 兵 工 程 学 院 多 媒 体 教 学 课 件
• •
三、土的渗透系数 土的渗透系数可由经验参考数值确定，也可通过室 内试验、现场抽水试验测定。 • 1、室内常水头渗透试验 • 试验装置见图3-7。由试验测得的结果计算如下： • • • • 2、变水头渗透试验 Ql k HFt 试验装置如图3-8。由此可求得渗透系数： al h1 3、现场抽水试验 k ln Ft h2 现场抽水试验见图3-9。从而求得渗透系数为：
•
•
多年冻土：冻结状态持续三年或三年以上的土层。
冻土的危害：冻土由冻结及融化两种作用引起。在 冻结时，由于水结成冰体积要膨胀9%，引起土体膨胀， 使地面隆起，称为冻胀现象。冻胀引起路基开裂、路面鼓 包、开裂，建筑物上抬、开裂、倾斜，甚至倒塌。融化时 ，土中冰融化成水使土的含水量增加，强度下降，冰水积 聚，容易引起路面翻浆冒泥，使路面破坏、建筑物也融陷 。
z0 0.28
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7 0.5
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The End
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土中水的运动规律土壤中的水分是一种重要的自然资源，它对植物生长和生态系统的维持起着至关重要的作用。

土壤中的水分运动规律是指水分在土壤中的流动和分布特征，了解土中水的运动规律对于合理地利用和管理水资源具有重要意义。

水分在土壤中的运动主要有三种形式：下渗、上升和水分的水平运动。

下面将对这三种形式进行详细解释。

首先，下渗是指在降雨或灌溉等外界输入水分的作用下，水分由土壤表面逐渐向下渗透的过程。

下渗的速率与土壤的性质密切相关，包括土壤的渗透性、含水量和坡度等。

渗透性较强的土壤能够较快地将水分吸收并向下渗透，而具有较低渗透性的土壤则会形成水分渗透的阻碍。

其次，上升是指土壤中的水分由根系吸力和毛细作用等因素的作用下，逆向运动向土壤表面移动的过程。

植物根系的吸力和土壤毛细作用是上升的主要驱动力，它们能够克服重力和土壤水分的阻力，使水分从较深层次向上运动，满足植物对水分的需求。

最后，水分的水平运动是指水分在土壤中沿着水势梯度从高水势区向低水势区移动的过程。

土壤水分的水势梯度是由土壤的物理结构和含水量分布所决定的，水分会沿着水势梯度向低水势移动。

水分的水平运动在土壤湿润和干燥的交界处较为明显，能够调节土壤中的水分分布，维持土壤的湿润程度。

影响土中水的运动规律的因素有很多，包括土壤类型、土壤质地、地形坡度、降雨量和植被状况等。

土壤类型和质地决定了土壤的渗透性和蓄水能力，影响了水分的下渗和水平运动；地形坡度对水分的下渗和水平运动有很大的影响，陡坡地的水分会迅速流失；降雨量的大小和分布影响了土壤中的水分储备和水分的下渗速率；植被状况能够通过根系吸力的作用促进水分的上升运动。

在实际生产和生活中，我们可以根据土中水的运动规律进行水资源的合理利用和管理。

例如，在农业生产中，我们可以根据土壤类型和质地选择合适的灌溉方式和灌溉量，以确保水分能够充分渗透到作物根区并被利用；在城市建设中，可以合理规划排水系统，避免水分的积聚和滞留，防止城市内涝的发生。

• • •
• Darcy定律适合于层流（砂土）。
5.2 地下水类型及其主要特性
地下水按埋藏条件可分为三大类：即包气带
水、潜水、承压水；
根据含水层的空隙性质地下水可分为孔隙水、 裂隙水、岩溶水。 通过这两种分类的组合，可得九类不同特点 的地下水。见教材p124。
裂隙水
孔隙水
含水层
承压水井 自流水井 潜水井 承压水位 潜 水 位
6、 地下水的循环：补给、排泄
上层滞水循环：大气降水补给，垂直蒸发、下渗排泄。 潜水补给： 大气降水，地表水的补给，含水层之间的补给①越流 补给②直接补给，凝结水，人工补给。 潜水排泄：蒸发，泉的排泄，地表水排泄，人为排泄。 承压水补给：大气降水，地表水，潜水。 承压水排泄：潜水排泄，泉的排泄，地表水排泄。
承压水面上高程相等点的连线图
用途：流向，水力坡度，初见水位，水位埋深，水头
5.3 地下水的性质
一、地下水的物理性质
1、温度：主要受气候条件和地热控制
由于地下水形成的环境不同，其温度变化范围很大； 常随埋藏深度不同而异，埋藏越深、水温越高。 纯净的地下水是无色的，当含有某些化学成分或悬浮物质时， 2、颜色： 会带有一定颜色。 纯净的地下水是透明的，但含有有机质、矿物质及胶体时， 3、透明度： 地下水将变得浑浊不清。 地下水一般是无嗅无味的，当含有气体或有机质时，会具有特殊 4、气味：
特点：空间分布极不均匀，动态变化强 烈，流动迅速，排泄集中。
在土木工程建筑地基内有岩溶水活 动，不但在施工中会有突然涌水的事故 发生，而且对建筑物的稳定性也有很大 影响。因此，在建筑场地和地基选择时 应进行工程地质勘察，针对岩溶水的情 况，用排除、截源、改道等方法处理， 如挖排水、截水沟，筑挡水坝，开凿输 水隧洞改道等等。

有效粒径（m)。
不同粒径土中毛细水上升情况比较
在不同粒径的土中毛细水上升速度与上升高度关系曲线
结论：
一般来讲，细 颗粒土中毛细水 上升高度较大， 但上升速度较慢。 粘土颗粒由于结 合水膜的存在， 上升速度减缓， 上升高度也受到 影响。
四、毛细压力
湿沙的土粒间有一些
粘结力？
r PK
弯液面
空气 水 固体颗粒
或： q kAi
其中，A是试样的断面积
q
L
q
A
透水石
h1 h2
土的层流渗透定律
v q k i A
达西定律
达西定律：在层流状态的渗流中，渗透速度v与水 力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关。
渗透系数k: 反映土的透水性能的比例系数，其物理 意义为水力坡降i＝1时的渗流速度，
渗流的总水头： h z u w
也称测管水头，是渗流的 总驱动能，渗流总是从水 头高处流向水头低处
uA w
hA zA
A
B L
基准面
水力坡降
•
A点总水头： hA

zA

uA
w
•
B点总水头：hB

zB

uB
w
• 二点总水头差：反映了两 点间水流由于水与土颗粒 间的粘滞阻力造成的能量 损失。
F ht
重复试验后，取均值
粗粒土
Δh变化 a，F，L
h1， h2， t k aL ln h1
Ft h2
不同时段试验，取均值
粘性土
(2)野外测定方法－抽水试验
实验方法：
观察井
量测变量: t, Q,r1,r2,h1, h2
理论依据：

土力学基础课后习题答案
1、土由哪几部分组成？土中水分为哪几类？其特征如何？对土的工程性质影响如何？
答：土体一般由固相、液相和气相三部分组成（即土的三相）。

土中水按存在形态分为：液态水、固态水和气态水（液态水分为自由水和结合水，结合水分为强结合水和弱结合水，自由水又分为重力水和毛细水)
特征：固态水是指存在于颗粒矿物的晶体格架内部或是参与矿物构造的水，液态水是人们日常生活中不可缺少的物质，气态水是土中气的一部分。

影响：土中水并非处于静止状态，而是运动着的。

工程实践中的流沙、管涌、冻胀、渗透固结、渗流时的边坡稳定问题都与土中水的运用有关。

2、土的不均匀系数cu及曲率系数cc的定义是什么？如何从土的颗粒级配曲线形态上，cu和cc数值上评价土的工程性质。

答：不均匀系数cu反映了大小不同粒组的分布情况。

曲率系数CC 描述了级配曲线分布的整体形态，表示是否有某粒组缺失的情况。

评价：(1)对于级配连续的土：cu5,级配良好；cu5,级配不良。

(2)对于级配不连续的土：同时满足cu5和cc=1~3,级配良好，反之则级配不良。

3、说明土的天然重度、饱和重度、浮重度和干重度的物理概念和相互联系，比较同一种土各重度数值的大小。

答：天然重度、饱和重度、浮重度和干重度分别表示单位体积的土分别在天然、饱和、湿润、干燥状态下的重量，它们反映了土在不同状态下质量的差异。

饱和重度天然重度干重度浮重度。

粉土的最佳含水率粉土是一种常见的土壤类型，广泛应用于建筑工程、农业和环境科学等领域。

其中，粉土的含水率是一个非常重要的参数，它对土壤的工程性质、农作物生长和环境保护等方面都有着重要的影响。

本文将从粉土的定义、含水率的意义、影响因素以及测量方法等方面来探讨粉土的最佳含水率。

我们来了解一下粉土的定义。

粉土是一种细颗粒土壤，其颗粒直径在0.002mm到0.075mm之间，介于粘土和砂之间。

它的粒径小、比表面积大，因此具有较强的持水性和保水性。

粉土一般呈现灰色或黄色，质地细腻，触感柔滑。

含水率是指土壤中所含水分的百分比。

对于粉土来说，含水率是一个十分重要的参数，它直接影响着粉土的工程性质和农作物的生长。

首先，粉土的含水率与其工程性质密切相关。

当粉土中含水率较高时，它的黏性和可塑性增加，容易发生流动和变形，对工程造成不利影响。

而当含水率过低时，粉土容易开裂，导致其强度和稳定性下降。

其次，粉土的含水率也直接影响着农作物的生长。

过高或过低的含水率都会影响土壤中的氧气和养分供应，从而影响植物的吸收和生长。

粉土的含水率受多种因素的影响。

首先是气候条件，气温和降水量是影响粉土含水率的主要因素。

在气温较高和降水较多的地区，粉土的含水率往往较高。

其次是土壤本身的性质，比如粉土的孔隙度和颗粒组成等。

孔隙度越大，颗粒越细，粉土的含水率就越高。

此外，土壤的排水性也会影响粉土的含水率。

排水性较差的土壤往往含水率较高。

测量粉土的含水率是一个重要的工作，它是研究和应用粉土的基础。

目前，常用的测量方法有重量法、容积法和电阻法等。

重量法是最常用的方法之一，它通过测量土壤在不同含水率下的重量来计算含水率。

容积法则是通过测量土壤在不同含水率下的体积来计算含水率。

电阻法利用土壤的电阻特性来测量含水率，它可以快速、准确地测量粉土的含水率。

粉土的含水率是一个非常重要的参数，它对土壤的工程性质、农作物生长和环境保护等方面都有着重要的影响。

在工程和农业领域，合理控制粉土的含水率可以提高工程质量和农作物产量。

要求：
流量相等
压力相等
阻力相等
总水头:单位重量（容重）水体所具有的能量
u v2 h z w 2g
z：位置水头 u/γw：压力水头
uA w
Δh A
uB w
h1 zA 0
V2/(2g)：流速水头≈0
B L
基准面
h2 0
zB
u 总水头： h z w
A点总水头： B点总水头：
h 水力坡降： i L
kz
H Hi k i
5、渗透力 J —：渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用 力，方向与渗流方向一致。 Gd γ w i
6、临界水力梯度
i cr
γ G s 1 γω 1e
不发生流土 发生流土
i i cr i i cr
课堂作业
1．下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是 ( ) A. 发生流土时，水流向下渗流；发生管涌时， 水流向下渗流 B. 流土多发生在粘性土中，而管涌多发生在无 粘性土中 C. 流土属突发性破坏，管涌属渐进性破坏 D. 流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏 2. 反映土透水性质的指标是( ) A. 不均匀系数 B. 相对密实度 C. 压缩系数 D. 渗透系数
流土（流砂）与管涌
土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏 基本类型
流土 管涌
形成条件
防治措施
流土
在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时发生悬浮移动的现象
坝体 粘性土k1<<k2 渗流 砂性土k2
GD
G Gd
'
wi
or
G’
icr
sat w ' w w
k1

土中水的运动规律土中水的运动规律土中水的运动规律是指在土壤中的水分在不同条件下的运动方式和规律。

对于农业生产、水资源管理等领域而言，了解土中水的运动规律对于实现高效用水、科学灌溉等方面具有重要的指导意义。

首先，土中水的运动受到土壤的渗透性和土壤含水量的影响。

不同类型的土壤对水分的渗透性有差异，例如，沙质土壤的渗透性较好，而粘性土壤的渗透性较差。

当土壤中的含水量较低时，水分更容易渗透进入土壤。

然而，当土壤中的含水量达到一定程度时，增加的水分会以多孔隙或毛细管的形式存储在土壤中。

因此，合理掌握土壤渗透性和含水量，有助于合理利用土地资源和水资源。

其次，土中水的运动受到水分的压力和土壤孔隙结构的作用。

土壤中的水分存在一定的压力，使得水分向低压力区域移动。

此外，土壤的孔隙结构也会影响水分的流动速度和方向。

当土壤中孔隙较大、连通性好时，水分的运动速度相对较快；相反，当孔隙较小、连通性差时，水分的运动速度较慢。

了解土壤孔隙结构和水分压力，有助于科学排水、提高灌溉效果。

此外，土中水的运动还受到土壤的水分流动无序性和重力作用的影响。

土壤中的水分运动往往呈现无序性，存在较为复杂的渗流路径和流向。

水分在流动过程中受到土壤颗粒的摩擦、黏附力和重力的作用，这些因素会影响水分运动的方向和速度。

因此，在农业生产中，合理安排灌溉方式和施肥间隔，有助于优化土壤中水分的分布和运动。

综上所述，土中水的运动规律与土壤的渗透性、含水量、水分压力、孔隙结构、无序性以及重力作用密切相关。

了解土中水的运动规律，可以指导农业生产中的灌溉施肥、水资源管理等工作，实现高效用水、提高农作物产量、保护水资源等目标。

因此，在实际应用中，我们应当结合具体的土壤条件和需求，科学合理地利用土中水的运动规律，推动农业的可持续发展。

土中水的运动规律概述土中水的运动是地下水循环过程的重要组成部分，对于土壤水分的分布和地下水资源的利用有着重要的影响。

了解土中水的运动规律对于水资源的管理和环境保护具有重要的意义。

本文将深入探讨土中水的运动规律，包括水分在土壤中的渗透过程、水分的迁移与输送以及水分在土壤中的储存。

水分的渗透过程驱动力：毛细力和重力土壤中的水分向下渗透的过程主要受到两种驱动力的作用：毛细力和重力。

毛细力是由于土壤颗粒表面的毛细现象引起的，在细小土壤孔隙中，水分分子的作用力会使得水向上升或向下降。

重力是指因重力作用而使水分向下渗透。

孔隙度和土壤质地的影响水分的渗透过程受到土壤的孔隙度和质地的影响。

孔隙度是指土壤中的孔隙空间所占总体积的比例，决定了土壤的持水能力和透水性。

质地是指土壤中各种颗粒的相对含量和大小，影响土壤的孔隙结构和水分的渗透能力。

粘土质地的土壤孔隙较小，导致水分渗透速度较慢；砂质质地的土壤孔隙较大，使得水分能够较快地渗透。

饱和渗透和非饱和渗透水分的渗透过程可以分为饱和渗透和非饱和渗透。

饱和渗透发生在土壤中的孔隙充满水分的情况下，水分向下渗透的速度相对较快。

非饱和渗透则发生在土壤孔隙中既有空气又有水分的情况下，水分的渗透速度较慢。

在非饱和状态下，水分的渗透速度与土壤的毛细力有关。

渗透系数和渗透速率渗透系数是衡量土壤水分渗透能力的指标，表示单位时间内单位面积的水分通过土壤垂直渗透的能力。

渗透速率则表示单位时间内单位面积的水分通过土壤垂直渗透的实际速度。

渗透系数和渗透速率可以通过实验测定或数学模型进行估算。

水分的迁移与输送饱和带和不饱和带在地下水埋藏层中，饱和带是指地下水完全填充土壤孔隙的区域，不饱和带是指地下水面以下的土层中同时存在水和空气的区域。

饱和带和不饱和带之间存在一条分界线，称为水位面，水位面上方是不饱和带，下方是饱和带。

土中水在饱和带和不饱和带之间的迁移与输送过程受到土壤水分势差的驱动。

土壤水分势差土壤水分势差是指不同位置处土壤水分的能量差别，是土壤水分迁移与输送的主要驱动力。

湿陷性及湿陷性黄土概念及特征介绍在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。

有些杂填土也具有湿陷性。

广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

（这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。

湿陷性黄土又分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性）。

一、可能造成的危害在湿陷性黄土地基上进行工程建设时，必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害，选择适宜的地基处理方法，避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。

二、湿陷性黄土的工程特性湿陷性黄土是一种特殊性质的土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。

在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。

当在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。

故在湿陷性黄土场地上进行建设，应根据建筑物的重要性、地基受水浸湿可能性的大小和在使用期间对不均匀沉降限制的严格程度，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷对建筑产生危害。

三、湿陷性黄土的颗粒组成我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总重量约50～70%，而粉土颗粒中又以0．05～0．01mm的粗粉土颗粒为多，占总重约40.60%，小于0．005mm的粘土颗粒较少，占总重约14.28%，大于0．1mm的细砂颗粒占总重在5%以内，基本上无大于0．25mm的中砂颗粒。

从以下表1可见，湿润陷性黄土的颗粒从西北向东南有逐渐变细的规律。

土孔隙中的毛细作用，使水分逐渐集聚到较粗颗粒的接触点处。

同时，细粉粒、粘粒和一些水溶盐类也不同程度的集聚到粗颗粒的接触点形成胶结。

试验研究表明，粗粉粒和砂粒在黄土结构中起骨架作用，由于在湿陷性黄土中砂粒含量很少，而且大部分砂粒不能直接接触，能直接接触的大多为粗粉粒。

细粉粒通常依附在较大颗粒表面，特别是集聚在较大颗粒的接触点处与胶体物质一起作为填充材料。

液态水：土中液态水指存在于土体孔隙中的水，可分为自由水土中水的存在形式固态水：根据对土工程性质的影响，固态水可作为土矿物颗粒的一部分。

气态水：气态水作为土中气体的一部分。

（一）结合水1 、定义：粘土颗粒表面通常带负电荷，在土粒电场范围内，极性分子的水和水溶液中的阳离子，在静电引力作用下，被牢牢吸附在土颗粒周围，形成一层不能自由移动的水膜，这种水称为结合水，如图1-4所示。

（见武工大编P9，图2-8）2、分类在土粒形成的电场范围内，随着距离土颗粒表面的远近不同，水分子和水化离子的活动状态及表现性质也不相同。

根据水分子受到静电引力作用的大小，结合水分为强结合水定义：指紧靠粘土颗粒表面的水，颗粒表面的静电引力最强，把水化离子和极性水分子牢固地吸附在颗粒表面，形成固定层。

性质：近于固体，不能传递静水压力，具有极大的粘滞性、弹性和抗剪强度，熔点：105℃左右时。

当粘土中只含强结合水时，粘土呈固体状态，磨碎后呈粉末状态。

2）.弱结合水定义：弱结合水位于强结合水的外围，仍受到一定程度的静电引力作用，占有结合水膜的大部分。

性质：呈粘滞体状态。

不能传递静水压力，但当相邻土颗粒水膜厚度不等时，水能从水膜较厚的颗粒移向水膜较薄的颗粒。

当土中含有较多的弱结合水时，即表现为高塑性、易膨胀收缩性、低强度和高压缩性。

结合水在土中的含量主要取决于土的比表面的大小。

要理解水的相互作用关系，才能掌握土的工程性质。

例1：粘土矿物的颗粒细，比表面大，能大量吸附结合水。

结合水使粒间透水的孔隙大为缩小，甚至充满，导致粘性土透水性差。

另外，存在的结合水使颗粒互不接触，便具有滑移的可能；同时相邻土粒间的结合水因受颗粒引力的吸附，使粒间具有一定的联结强度，所以粘性土又具有粘性和可塑性。

例2：砂粒、砾石等，颗粒粗，比表面小，孔隙大，孔隙水中结合水的数量可忽略不计。

故粗粒土的性质主要取决于土粒的形状、级配和排列方式（结构）。

(二)自由水：1．定义：指存在于土粒形成的电场范围以外能自由移动的水。

①粒径级配；②相对密度；③塑性指数；④液性指数。 39、 简述渗透定理的意义。渗透系数 k 如何测定？动水力如何计算？何谓流砂现象？这种 现象对工程有何影响？ 40、土发生冻胀的原因是什么？发生冻胀的条件是什么？ 41、毛细水上升的原因是什么？在哪些土中毛细现象是最显著？ 42、何谓最优含水量？影响填土压实效果的主要因素有哪些？ 43、无粘性土和粘性土在矿物组成、土的结构、物理状态及分类方法诸方面有何重要区别？ 44、地基土分为几大类？各类土的划分依据是什么？为什么粒度成分和塑性指数可作为土分
41试阐述主动静止被动土压力的定义和产生的条件并比较三者的数值大42试比较朗金土压力理论和库仑土压力理论的基本假定及适用条件
简答题
(一)土的性质 1、什么是粘性土的特征含水量？常用的特征含水量哪些？ 2、什么是颗粒级配曲线，它有什么用途？ 3、 粘土矿物有哪几种？对土的矿物性质有何影响？并说明其机理？ 4、土中水有几种存在形态，各有何特性？ 5、什么叫土的比重？室内测定土的比重用什么方法？基本原理是什么？ 6、无粘性土和粘性土在土的结构、构造和物理形态方面有何重要区别？ 7、什么是粘性土的界限含水量，与土中水有什么关系？ 8、什么是液性指数，如何应用液性指数评价土的工程性质？ 9、土中结构中哪几种类型？各对应哪类土？ 10、比较同一种土γ，γd，γsat，γˊ的大小。 11、砂土的松密程度通常用哪一个物理指标来衡量，这个指标是如何定义的？ 12、砂土密实状态指标有哪些？采用它们判断砂土的松密状态各有何特点？ 13？ 14、什么是土的灵敏度和触变性，举例说明他们在工程中的应用。 15、液性指数 I1 是否会出现大于 1.0 和小于 0 的情况？试说明其理由。若某天 然粘土层的 I1 大于 1.0，可是此土并未出现流动现象，仍有一定的强度，这是否 可能，解释其原因？ 16、无粘性土（如砂、砾、矿石渣）是否也具有最大干重度和最优含水量的关系？ 它们的干重度与含水量关系曲线是否与粘性土的曲线相似？ 17、软土有哪些工程特性？ 18、以下提法是否正确？为什么？ 1）A 土的饱和度如果大于 B 土，则 A 土必定比 B 土软； 2）C 土的孔隙大于 D 土，则 C 土的干重度应大于 D 土的，C 土必比 D 土疏松； 3）土的天然重度越大，则土的密实性必好。 19、 标出并说明下列各图的纵横坐标，同时标出单位。 20、描述土的组成和土的一般性质。 21、反映土的松密程度的指标主要有哪些？反映土中含水程度的指标主要有哪 些？说明它们的物理意义？ 22、什么是含水量？请表述含水量的变化对土的物理力学性质的影响。