第二章土的渗透性与渗流.ppt

第二章土的渗透性与渗流
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土颗粒
土中水
渗流
渗透
在水位差作用下，水透过物体孔隙的现象称为渗透
土的渗透性
土允许水等液体透过的性能称为土的渗透性
为什么土体具有渗透性？
土的渗透性
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AB点的水位差为：
A
B
L
hA
hB
zA
zB
Δh
基准面
水力梯度线
水力坡度：单位渗流长度上的水位损失。
水力坡度
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水在土中的渗流速度
1856年法国学者Darcy对砂土的渗透性进行研究
结论：
水在土中的渗透速度与试样的水力梯度成正比
渗透试验播放
v=ki
达西定律
土的渗透系数，与土的种类，级配，密实度有关
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渗透力的概念
水在土中流动
受到土粒的阻力
渗透水流也会在土粒上施加一个拖曳力，该力称为渗透力，其作用方向与渗流方向一致。
土粒
渗 流
牛顿第三定律
渗透力
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U形管左右两端的水位差为h
根据牛顿第三定律，试样的总渗流力J和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反
渗透力
土粒对水流的阻力应为F
根据力的平衡:
h
h1
h2
L
a
b
A
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渗流作用于单位土体的力
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种体积力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为kN/m3
渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对土体稳定性有显著的影响
渗透力方向与重力一致，促使土体压密、强度提高，有利于土体稳定
渗流方向近乎水平，使土粒产生向下游移动的趋势，对稳定不利
渗流力与重力方向相反，当渗透力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出
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粘性土k1<<k2
砂性土k2
坝体
坝基渗流:
在向上的渗透作用下，坝基表层局部土体颗粒会发生悬浮移动的现象
渗流
渗透破坏实例一
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工程实例——Teton坝
1 破坏前
2 破坏时
概况：
Teton坝位于美国Idaho州的Teton河上，是一座防洪、发电、旅游、灌溉等综合利用工程。(至心墙齿槽底)。坝顶高程1625m，坝顶长945m。建于1972-1975年，1976年6月失事。
（上午10:30左右）
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工程实例——Teton坝
4 破坏时
（上午11:57左右）
3 破坏时
（上午11:30左右）
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