2022年第四章土的渗流性和渗流问题习题与答案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆第四章 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 的情形,而反映土的透水性的比例系数,称之为土的 渗透系数；7.显现流砂的水头梯度称 临界水头梯度；8.渗透力是一种 体积

2、 力；它的大小和 水力坡度 成正比,作用方向与 渗流方向 相一样；二、名词说明1.渗流力：水在土中流淌时,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缺失；4.临界水力梯度：使土开头发生流砂现象的水力梯度；三、挑选题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

3、 Cr 时,动水力GD 大小为：（C ）3（A ）1 kN/m3（B） 2 kN/m3 （ C） 10 kN/m3 （D） 20 kN/m3.反应土透水性质的指标是（D ）；（A ）不匀称系数（B）相对密实度（C）压缩系数（D）渗透系数4.以下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

4、地基中的以下现象,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选项（ D ）；（A ）其数值与水力梯度成正比,其方向与渗流方向一样（B）是一种体积力,其量纲与重度的量纲相同（C）流网中等势线越密集的区域,其渗流力也越大（D）渗流力的存在对土体稳固总是不利的名师归纳总结 8.以下哪一种土样更简单发生流砂？（B ）（C）粉质黏土（D）黏土第 1 页,共 6 页（A ）砂砾或粗砂（B）细砂或粉砂- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆9.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向

5、的等效渗透系数的关系是（A ）；（A ）（B）=（C）10 的土中；（2）水力条件：动水力能带动细颗粒在孔隙间滚动或移动；防治原就：（ 1）转变几何条件,在渗流逸出部位铺设反滤层；梯度,如打板桩；（2）转变水力条件,降低水力4.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些；答：（ 1）土的粒度成分及矿物成分；土的颗粒大小、外形及级配,影响土中孔隙大小及其外形,因而影响土的渗透性；土颗粒越粗,越浑圆、越匀称时,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；粘性土中如土粒的结合水膜厚度较厚时,会堵塞土的孔隙,降低土的渗透性；（3）土的结构构造；自然土层通常不是各向同性

6、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；5.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？答：室内试验和现场试验渗透系数有较大差别,主要在于试验装置和试验条件等有关,即就是和渗透系数的影响因素有关,详见上一题；6.为什么流线与等势线总是正交的？答：在稳固渗流场中,取一微单元体,并假定水体不行压缩,就依据水留恋续原理,单位时间内流入和流出微元体的水量应相等,即 dqe=dq0；从

7、而得到：即为二维渗留恋续方程,从中由数学学问,可知流线和等势线正交；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆7.流砂与管涌现象有什么区分和联系？答：在向上的渗流力作用下,粒间有效应力为零时,颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂（土）现象； 这种现象多发生在颗粒级配匀称的饱和细、对工程危害大；粉砂和粉土层中, 一般具有突发性、在水流渗透作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动,以至流失； 随着土的孔隙不断扩大, 渗流速度不断增加,较粗的颗粒也相继被水逐步带走,最终导致土体内形成贯穿的渗流管道,造成

8、土体塌陷,这种现象称为管涌；它多发生在砂性土中,且颗粒大小差别大,往往缺少某种粒径,其破坏有个时间进展过程,是一种渐进性质破坏；详细地再说,管涌和流砂的区分是：（1）流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度,而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情形下；（2）流砂发生的部位在渗流逸出处,而管涌发生的部位可在渗流逸出处,也可在土体内部；（限制；3）流砂发生在水流方向向上,而管涌没有8.渗透力都会引起哪些破坏？一是由于渗流力的作用,使土体颗粒流失或局答：渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类：部土体产生移动,导致土体变形甚至失稳；二是由于渗流作用,使水压力或浮力发生变化,导致土体和结构物失稳；前者主要表现为流

9、砂和管涌,后者主要就表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳；六、运算题1.如图 41 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；（1）已土样 2 底面 cc 为基准面,求该面的总水头和静水头；（2）已知水流经土样 2 的水头缺失为总水头差的 30%,求 bb 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；图 41 （单位： cm）图 42 （单位： cm）解：如图 41,此题为定水头试验,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,就有：z

10、c=0,hwc=90cm,hc=90cm （2）已知 hbc ac,而 hac 由图 2-16 知,为 30cm,所以 hbc achb=hchbc=909=81cm 又 zb=30cm,故 hwb=hbzb=8130=51cm （3）已知 k2=0.05cm/s,q/A=k 2i 2= k 2 hbc/L 2 3/s/cm 2=0.015cm/s （4） i 1 ab/L1=（hac-bc）/L1=（30-9）/30=0.7 ,而且由连续性条件,q/A=k 1i1=k 2i 2 k1=k 2i2/i 1=0.015/0.7=0.021cm/s 名师归纳总结 - - - - - - -第 4

11、页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆2.某渗透装置如图4 2 所示；砂的渗透系数；砂的渗透系数；砂样断面积A=200,试问：（1）如在砂与砂分界面处安装一测压管,就测压管中水面将升至右端水面以上多高？（2）砂与砂界面处的单位渗流量q 多大？和；因各断面的渗流速度相等,解：（1）设所求值为,砂样和砂样的高度分别为故有即（2）砂与砂界面处的单位渗流量 q 为：3.定水头渗透试验中,已知渗透仪直径,在渗流直径上的水头缺失,在 60s 时间内的渗水量,求土的渗透系数；解：4.图 4 3 为一板桩打入透土层后形成的流网；已知透水土层深,渗透系数板桩打

12、入土层表面以下,板桩前后水深如图 43 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 ；图 43 板桩墙下的渗流图解：（ 1）a、e 点位于水面,故b、d 位于土层表面,其孔隙压力分别为：C 点位于板桩底部,该点的水头缺失为：该点的孔压为：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学而不思就惘,思而不学就殆（2）地基的单位渗水量：5.如图 44 所示, 在长为 10cm,面积的圆筒内装满砂土；经测定, 粉砂的,筒下端与管相连,管内水位高出筒5cm（固定不变）,流水自下而上通过试样后可溢流出去； 试求（1）渗流力的大小, 判定是否会产生流砂现象；（2）临界水利梯度值；图 44 解：（ 1）由于,所以不会发生流砂；（2）名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页