1 第一章 土的渗透性质
第一节 概述
一、土中渗透的基本定律
二、无粘性土渗透系数的确定
三、粘性土的渗透特性
液体和气体在孔隙介质中的流动叫渗透。土的渗透性是指水在土的孔隙中的流动过程及其性质；常以渗透系数来表示。因为土的渗透性与土的强度、变形有密切联系，由有效应力将三者联系在一起，形成一个体系。同时渗透系数反映土的颗粒组成、结构、紧密程度、孔隙大小等因素的综合指标，在土木工程的各个领域里的许多课题中都会用到。所以渗透性质的研究是土力学及渗流力学中极其重要的一环。
第二节 土中渗透的基本定律
一、土中渗透的基本定律
1、达西定律
vALHHkAQkiv21
2、平均流速与实际流速(达西定律)
实际平均〈vnvnAQAQAQvvn
式中 v平均——平均流速；
v实际——实际流速；
Q ——渗水量；
A ——单位时间通过的面积；
An ——单位时间通过的土粒孔隙的面积；
n ——土体的孔隙率；
3、适用范围
呈线性阻力关系的层流运动。
临界雷诺数Re<10；
渗流速度<0.5～0.7cm/s。
4、符合达西定律时的水力比降i和有效粒径d10。
i800、100、12、0.8、0.1
d10=0.05、0.1 、0.2 、0.5、 1.0mm
二、结论
达西定律揭示了流体的本构关系；
渗流的实际流速远远大于平均流速；
达西定律是有适用范围的。
2 第三节 无粘性土渗透系数的确定
一、试验方法
试验方法 室内 常水头（粗粒土）砂质土
变水头（细粒土）粘性土和粉质土
现场 抽水（重要建筑物）
注水（重要、次要建筑物）
二、两种计算方法
1、两种半经验半理论的计算方法
1）水力半径理论—柯森—卡门
土的渗透性名词解释
一、引言
土壤是地球表层的物质，是从大气和岩石中形成的，主要由颗粒状物质、空隙和水分组成。土壤是生态系统的重要组成部分，不仅是植物生长的基质，还承载着许多生物、物质与能量的交互过程。在这个过程中，土壤的渗透性发挥着至关重要的作用。
二、土的渗透性的概念
土的渗透性指的是水分或气体在土壤中传导的能力。它反映了土壤颗粒的排列紧密程度、孔隙度和孔隙结构对水分和气体运动的影响。渗透性的好坏直接影响土壤的水分保持性、通气性和外渗能力。
三、土壤的渗透性影响因素
1. 颗粒大小和组成：土壤中颗粒大小和组成对渗透性有着重要的影响。砂粒较大，孔隙间距较大，使水分和气体排列紊乱，导致渗透性较好；而粘土粒径较小，孔隙间距较小，使土壤排列更紧密，渗透性较差。
2. 孔隙度和孔隙结构：孔隙度是指土壤中孔隙的体积比例，直接决定了土壤的渗透性。孔隙度越大，渗透性越好；孔隙结构的复杂性和连通性也会影响土壤的渗透性。
3. 水分含量：土壤中的水分含量对渗透性有着显著的影响。适度的含水量有助于提高土壤的渗透性，但过高或过低的含水量都会导致渗透性下降。
4. 土壤有机质：有机质对土壤的渗透性具有重要影响。有机质的富集可以增加土壤的孔隙度和稳定性，有利于改善土壤的渗透性。
四、土壤渗透性的意义 1. 水分调节功能：土壤的渗透性决定了水分在土壤中的分布和运动。良好的渗透性使得水分在根系范围内充分分布，满足植物生长的需求。
2. 保护地下水：渗透性良好的土壤有较高的渗水量，可以使降水透入土壤较快地补充地下水，减少地表径流，有利于地下水资源的保护。
3. 提高土壤通气性：渗透性良好的土壤有利于空气向土壤中渗透，提供给根系所需氧气，并促进微生物活动的进行。
4. 避免土壤侵蚀：良好的渗透性可以减缓降雨引起的地表径流速度，减少水土流失和土壤侵蚀的风险。
五、改善土壤的渗透性
1. 增加有机质：适量施用有机质，如堆肥、秸秆等，可以改善土壤的结构，增加土壤的孔隙度和渗透性。
第二章 土的渗透性及水的渗流
1 第二章 土的渗透性及水的渗流
引 言
在许多实际工程中都会遇到渗流问题。如水利工程中的土坝和闸基、建筑物基础施工中开挖的基坑等。通常都要求计算其渗流量并评判其渗透稳定性。当渗流的流速较大时，水流拖曳土体的渗透力将增大。渗透力的增大将导致土体发生渗透变形，并可能危及建筑物或周围设施的安全。因此，在工程设计与施工中，应分析可能出现的渗流情况，必要时采取合理的防渗措施。
图2.1 闸基渗流模拟 图2.2 基坑渗流模拟
§2.1 土的渗透定律
由于土中孔隙是相互连同的，土体孔隙中的自由水会由于总水头差而产生流动，这种土体被水透过的性质，称为土的渗透性(permeability)。
一、渗透模型
图2.3 水在土孔隙中的运动 图2.4 渗流模型 备 注
以土坝、闸基和基坑等大家熟悉的案例，引出本章要研究的问题，激发同学们的学习兴趣。
第二章 土的渗透性及水的渗流
2 1. 不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主要流向；
2. 不考虑土体中颗粒的影响，认为孔隙和土粒所占的空间之总和均为渗流所充满；
3. 在同一过水断面，渗流模型的流量等于真实渗流的流量；
4. 在任意截面上，渗流模型的压力与真实渗流的压力相等；
5. 体积内，渗流模型所受到的阻力与真实渗流所受到的阻力相等。
二、土中渗流的总水头与水力梯度
图2.5 渗流中的位置、压力和总水头
液体流动应满足：连续原理和能量方程，即伯努里(D.Bernoulli)方程。
水头：单位重量水体所具有的能量，包括动能和位能。
gvuzh22
A、B两点的总水头可分别表示为：
gvuzhAAA221
gvuzhBBB222
式中
Az、Bz—分别表示A点和B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，故称为位置水头。
第三章：土的渗透特性及渗透稳定
土中水运动规律——土的渗透性。渗透：水透过土体孔隙的现象。渗透性：土允许水透过的性质称为土的渗透性。土石坝坝基坝身渗流、板桩围护下的基坑渗流、水井渗流、渠道渗流。
达西定律——水在土中的渗透速度与土的水力梯度成正比v=k·i（水力梯度i，即沿渗流方向单位距离的水头损失）
密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透;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 。达西定律适用于层流，不适用于紊流。
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（k>10-3cm/s）的土，例如砂土。
hAtQLkAtLhkkiAtvAtqtQ
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，渗透系数小的粘性土。
任一时刻t 的水头差为h，经时段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=－a·dh在时段dt内流经试样的水量dQ=k.I.A.dt=k.A.h/L.dt管内减少水量＝流经试样水量 －a.dh=k.A.h/L.dt 分离变量，积分
2112ln)(hhttAaLk
3.现场抽水试验——单一土层可以取样在室内测定，实际上土体都是成层的，有时室内测定结果很难代表现场实际，这时亦可采用现场测试方法确定k 值。根据井底土层的情况此井可分为完整井（井底位于不透水层）和非完整井（井底位于透水土层）两种类型；假设抽水孔钻至不透水层层面，属于完整井。钻孔——1个抽水孔，1～2个观测孔，开始抽水！
在△t时间内，抽水量为Q，并在土中形成一个降落漏斗，假定在任一半径处，水头梯度为常数，即i=dh/dr， 任一点的过水断面为2.π.r.h。Q=k.i.A. △ t=k.(dh/dr).A. △ t=k.(dh/dr).(2.π.r.h). △ t
4.水平渗流层状地基的等效渗透系数
条件：Lhiij jxxqq jHH
