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
《土力学》重点、难点及主要知识点
一、课程重点、难点
1、土的物理性质及工程分类
1.1概述、1.2土的组成、1.3土的三相比例指标、1.4无粘性土的密实度、1.5粘性土的物理性质、1.6土的击实性、1.7土的工程分类。
掌握重点：土的物理性质指标、无粘性土和粘性土的物理性质、土的击实性、土的工程分类原则
难点：土的物理状态。
2、土的渗透性与渗流
2.1概述、2.2土的渗透性、2.3土中二维渗流及流网简介、2.4渗透力与渗透破坏
掌握重点：土的渗透规律、二维渗流及流网、渗透力与渗透破坏
难点：土的渗透变形。
3、土的压缩性和固结理论
3.1土的压缩特性、3.2土的固结状态、3.3有效应力原理、3.4太沙基一维固结理论。
掌握重点：土的压缩性，有效应力原理
难点：有效应力原理、一维固结理论
4、 土中应力和地基沉降计算
4.1地基中的自重应力、4.2地基中的附加应力、4.3常用沉降计算方法、4.4地基沉降随时间变化规律的分析
掌握重点：地基自重应力及附加应力的计算方法、不同变形阶段应力历史的沉降计算方法、地基最终沉降量计算方法、地基沉降随时间变化规律。
难点：角点法计算附加应力，分层总和法计算地基沉降量。
5、土的抗剪强度
5.1土的抗剪强度理论和极限平衡条件、5.2土的剪切试验、5.3三轴压缩试验中孔隙压力系数、5.4饱和粘性土的抗剪强度、5.5应力路径在强度问题中的应用、5.6无粘性土的抗剪强度
掌握重点：库仑定律的物理意义、极限平衡条件式、直剪试验测定土的抗剪强度指标、不同排水条件下测定土的抗剪强度指标的方法、剪切试验的其它方法、剪切试验方法的选用、砂土的振动液化、应力路径的概念
难点：极度限平衡条件式、抗剪强度指标的选用、应力路径
6、土压力
6.1土压力类型和静止土压力计算、6.2朗肯土压力理论、6.3库仑土压力理论、6.4几种常见情况下土压力计算。
掌握重点：静止土压力、主动土压力、被动土压力的形成条件、朗肯和库伦土压力理论
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3章 土的渗透性及渗流 （答案在最底端）
一、 简答题
1. 试解释起始水力梯度产生的原因。
2. 简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。
（1)土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配，影响土中孔隙大小及其形状，因而影响土的渗透性。土颗粒越粗，越浑圆、越均匀时，渗透性就大.砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时，其渗透系数就大大降低。（2）结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时，会阻塞土的孔隙,降低土的渗透性。 (3)土的结构构造.天然土层通常不是各向同性的，在渗透性方面往往也是如此.如黄土具有竖直方向的大孔隙,所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层，它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。（4)水的粘滞度.水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关，从而也影响到土的渗透性.
3。 为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别？
4。 拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场？
5. 为什么流线与等势线总是正交的？
6. 流砂与管涌现象有什么区别和联系？
7。 渗透力都会引起哪些破坏？
二、 填空题
1.土体具有被液体透过的性质称为土的
。
2。影响渗透系数的主要因素有： 、 、 、 、 、
。
3.一般来讲,室内渗透试验有两种,即 和 .
4.渗流破坏主要有 和 两种基本形式。
5.达西定律只适用于 的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的 。
三、 选择题
1。反应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
