土的渗透性和渗流问题

土木建筑工程：土的渗透性及渗流测试题（题库版）1、单选美国TIA防治指南建议糖尿病人的空腹血糖控制在（）A.<5.0mmol/LB.<6.0mmol／LC.<7.0mmol／LD.<8.0mmol／LE.<（江南博哥）9.0mmol／L正确答案：C2、问答?图3-4为一板桩打入透土层后形成的流网。

已知透水土层深18.0m，渗透系数k=3×10-10mm/s板桩打入土层表面以下，板桩前后水深如图3-4所示。

试求：(1)图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力；(2)地基的单位透水量。

(计算题）正确答案：3、判断题达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。

正确答案：对4、判断题绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。

正确答案：对5、判断题土的孔隙比愈大，其渗透系数也愈大。

正确答案：错参考解析：对黏性土不成正比。

6、单选下列哪一种土样更容易发生流砂？（）A.砂砾或粗砂B.细砂或粉砂C.粉质黏土D.黏土正确答案：B7、单选四个坝基土样的孔隙率和细粒含量（以质量百分率计）如下，试按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）计算判别下列（）选项的土的渗透变形的破坏形式属于管涌。

A.B.C.D.正确答案：D参考解析：按规范当时发生管涌。

8、问答?如图3－1所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。

(计算题）（1）已土样2底面c－c为基准面，求该面的总水头和静水头；（2）已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求b－b面的总水头和静水头；（3）已知土样2的渗透系数为0.05cm/s，求单位时间内土样横截面单位面积的流量；（4）求土样1的渗透系数。

正确答案：如图3-1，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。

（1）以c-c为基准面，则有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm（2）已知hbc=30%hac，而hac由图2-16知，为30cm，所以hbc=30%hac=0.330=9cm ∴hb=hc-hbc=90-9=81cm 又∵zb=30cm，故hwb=hb-zb=81-30=51cm（3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2=k2hbc/L2=0.059/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s（4）∵i1=hab/L1=（hac-hbc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2 ∴k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s9、问答?如图3－2所示，在5.0m厚的黏土层下有一砂土层厚6.0m，其下为基岩（不透水）。

2.1 土的渗透定律渗定律2.2 渗透系数及其测定22渗透系数及其测定2.3 渗透力与渗透变形土的渗透问题概述浸润线上游土坝蓄水后水透过下游坝身流向下游流线等势线H隧道开挖时，地下水向隧道内流动水在土孔隙通道中流动的现象叫做水的；土可以被水透过的性质水在土孔隙通道中流动的现象，叫做水的渗流；土可以被水透过的性质，称为土的渗透性或透水性。

212.1土的渗透定律一、土中渗流的总水头差和水力梯度、土中渗流的总水头差和水力梯度vw h h z h ++=伯努利方程v u AA2gz h w A 21++=γv2gu z h Bw BB 22++=γhh h Δ=−21h ΔLi =达定律二、达西定律1856年法国学者Darcy 对砂土的渗透性进行研究qv A=v=ki达西定律'v A ==vq vA'A v v v ==v A n三达西定律适用范围与起始水力坡降三、达西定律适用范围与起始水力坡降讨论：砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系v=ki v密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发0生渗透;同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系i砂土v虚直线简化达西定律适用于层−=i b流，不适用于紊流i密实粘土)(b i i k v 起始水力坡降2.2 渗透系数及其测定一、渗透试验（室内）1.常水头试验————整个试验过程中水头保持不变适用于透水性大）的土适用于透水性大（k >10-3cm/s ）的土，例如砂土。

Athk kiAt qt 时间t内流出的水量LQ ===QL hAtk=2.变水头试验————整个试验过程水头随时间变化适用于透水性差，渗透系数小的截面面积a任一时刻t 的水头差为h ，经时段后细玻璃管中水位降落粘性土dt 后，细玻璃管中水位降落dh ，在时段dt 内流经试样的水量=－dQ adh在时段dt 内流经试样的水量dQ =kiAdt =kAh/Ldt1h aL＝管内减少水量＝流经试样水量()212lnh t t A k −dh 积－adh=kAh/Ldt分离变量dtaL kA h=−分二、渗透试验（原位）在现场打口试验井并安装z 在现场打一口试验井，并安装好抽水机具z 距井中心r 1、r 2处打两个观测水位的观测孔z 在井内不断抽水，并观测另两个观测孔的水位高度h 1、h 2，同时记录单位时间内的排水量2r )()ln(21221h h r q k −=π假定z 水沿水平方向流向抽水孔rh A π2=z 过水断面积上各点i 相等drdh i =dhdrdrrhkrhv Av q ππ22===khdh r q π2=22dr h r =)(ln 22122211h h k r q hdh k r q h r −=∫∫ππ1r 2ln r q ⎟⎟⎞⎜⎜⎛()21221h h r k −⎠⎝=π三影响渗透系数的因数三、影响渗透系数的因数z 土颗粒的粒径、级配和矿物成分z 土的孔隙比或孔隙率z 土的结构和构造z 土的饱和度z 水的动力粘滞度动力粘滞系数随水温发生明显的变化。

三 土的渗透性与渗流一、填空题1. 土中孔隙水的流动总能量可以用总水头来表示，这个总水头由______水头、_______水头和________水头三项组成。

由于土中渗流速度一般较小，所以其中的________水头可以忽略不计，另外的两项水头之和成为_______水头。

2. 当土体两点之间存在________，并具有_______时，就会有渗流发生，渗流速度与_______成正比。

3. 在渗透性很低的粘土中，只有当水力坡降________起始水力坡降时，流速与水力坡降才接近线性关系。

4. 渗透系数k 是综合表征土体________强弱的一个指标，它反映水渗过土体的难易，量纲与渗流速度_______，其物理意义是单位水力坡降时的渗流速度。

k 值越大，渗透性越_______。

5. 影响土的渗透系数最主要的因素是_________和__________。

6. 从试验原理来看，渗透系数的室内测定方法可以分为_________法和__________法。

7. 实际地基土的渗透系数在各个方向一般是不同的，通常水平向的比垂直向的______。

8. 土的强度和变形主要由_________应力决定。

9. 渗透力是________对_________的压力，它是一种________力。

渗透力的大小与_______成正比，作用方向与_________一致。

10. 土体渗透破坏的主要形式有_________和_________。

1.位置水头、压力水头、流速水头；流速，测压管。

2. 水头差，渗透路径，水力坡降。

3. 超过。

4. 渗透性，相同，强。

5. 土的颗粒性质，孔隙比。

6. 常水头，变水头。

7. 大。

8. 有效。

9. 渗透水流，土颗粒，体积，水力坡降，渗流方向。

10. 流土，管涌。

二、选择题1. 达西定律中所用到的流速是土中水渗流的哪个流速？（A ）实际流速 （B ）渗透流速 （C ）出逸流速 （D ）最大流速2. 下列关于渗透系数的描述，正确的是：（A ）土的渗透系数k 越大，土的透水性就越大，土中的水头梯度i 也越大（B ）渗透系数k 是综合反映土体渗透能力的一个指数，可在试验室或现场试验测定（C ）.含有细砂夹层的填土或粘土层中垂直渗透系数y k 大于水平渗透系数x k（D ）土的渗透系数主要受土的孔隙比影响，而与土颗粒矿物组成无关3. 下列关于影响土体渗透系数的因素中描述正确的为：①粒径大小和级配；②结构与孔隙比；③土的饱和度；④温度；⑤颗粒的矿物成分。

第4章土的渗透性与土中渗流4.1概述我们在现场挖上时常常看到，只要上坑低于地下水位，水要源源不断渗出，给施工带来不便，为此常要抽水机抽水来保证施工，水能从上体中渗出原因在于，上是具有连续孔隙的介质，水能在水头差作用下，从水位较高的一侧透过上体的孔隙流向水位较低的一侧。

在水头差作用下，水透过土体孔隙的流动现象称为渗透，而上体允许水透过的性能则称为土的渗透性。

研究土的渗透性，是土力学中极英重要的课题，这是由于：①.上是具有连续孔隙的多孔介质，与其它所有材料的物理性质常数的变化范囤相比，上的渗透性的变化范用要大得多。

实际上，干净砾石的渗透系数k值可达30cm/s,纯粘上的k值可以小于相差可达10山倍以上。

其他物理性质参数变化没有这么大。

②.上的三个主要力学性质即强度、变形和渗透性之间，有着密切的相互关系。

在上力学理论中，用有效应力原理将三者有机地联系在一起，形成一个理论体系。

因此渗透性的研究已不限于渗流问题自身的范畴。

例如，控制上在荷重下变形的时间过程的渗透固结阶段，英变形速率就取决于上的渗透性：用有效应力原理研究上的强度和稳定性时，上的孔隙压力消散和有效应力的增长控制着上体强度随时间而增长的过程，而孔隙压力消散速度又主要取决于上的渗透性、压缩性和排水条件。

在无粘性上的动力稳圧性和振动液化的试验研究中，也发现其它条件相同时，渗透性小的土比渗透性大的土更易于液化。

③.土木工程各个领域内许多课题都与土的渗透性有密切关系。

水在丄体中渗透，一方而会造成水虽:损失（如水库），影响工程效益，另一方面会引起上体内部应力状态的变化，如基坑开挖可能会造成基坑坑壁失稳、管涌、流砂等现象，使原有建筑物破坏或施工不便。

承压水补绐区lilHH图4-】地下水类型渗透一般是地下水造成的，存在于地面以下上和岩石的孔隙、裂隙或溶洞中的水，称为地下水：反之，分布在江河、湖泊、海洋内的液态水，或在陆地上的冰、雪，称为地表水。

地下水按英埋藏条件，可分上层滞水、潜水和承压水三种。

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。

第四章土的渗流性和渗流问题一、填空题1.当渗流方向向上，且水头梯度大于临界水头梯度时，会发生流砂现象。

2.渗透系数的数值等于水力梯度为1时，地下水的渗透速度越小，颗粒越粗的土，渗透系数数值越大。

3.土体具有被液体透过的性质称为土的渗透性或透水性。

4.一般来讲，室内渗透试验有两种，即常水头法和变水头法。

5.渗流破坏主要有流砂和管涌两种基本形式。

6.达西定律只适用于层流的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的渗透系数。

7.出现流砂的水头梯度称临界水头梯度。

8.渗透力是一种体积力。

它的大小和水力坡度成正比，作用方向与渗流方向相一致。

二、名词解释1.渗流力：水在土中流动时，单位体积土颗粒受到的渗流作用力。

2.流砂：土体在向上动水力作用下，有效应力为零时，颗粒发生悬浮、移动的现象。

3.水力梯度：土中两点的水头差与水流过的距离之比。

为单位长度上的水头损失。

4.临界水力梯度：使土开始发生流砂现象的水力梯度。

三、选择题1.流砂产生的条件为：（ D ）（A）渗流由上而下，动水力小于土的有效重度（B）渗流由上而下，动水力大于土的有效重度（C）渗流由下而上，动水力小于土的有效重度（D）渗流由下而上，动水力大于土的有效重度2.饱和重度为20kN/m3的砂土，在临界水头梯度I Cr时，动水力G D大小为：（ C ）（A）1 kN/m3（B）2 kN/m3 （C）10 kN/m3 （D）20 kN/m33.反应土透水性质的指标是（ D ）。

（A）不均匀系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（ C ）。

（A）发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流（B）流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中（C）流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏（D）流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏5.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（ D ）（A）压缩系数（B）固结系数（C）压缩模量（D）渗透系数6.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（ A ）（A）坑底隆起（B）流土（C）砂沸（D）流砂7.下属关于渗流力的描述不正确的是（ D ）。