1.4土的压实性与渗透性.ppt

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1、1.4 土的压实性与渗透性1.4.1 土的压实性 土的土的压实性压实性 定义定义:是指采用人工或机械以是指采用人工或机械以夯夯实实、碾碾压压、振动振动等方式，等方式，对土施加夯压能量，对土施加夯压能量，土体在外部压实能量作用下，土体在外部压实能量作用下，空隙空隙减小，气体排出，减小，气体排出，土粒土粒重新排列压实致密重新排列压实致密，从而得到新，从而得到新的结构强度。的结构强度。作用作用:增加填土的密实度，减小其压缩性和渗透性，增加填土的密实度，减小其压缩性和渗透性，保证土体具有足够的强度、刚度和稳定性。保证土体具有足够的强度、刚度和稳定性。是指土体在动荷载作用是指土体在动荷载作用下土粒密度增

2、加的特性下土粒密度增加的特性1.4.1 土的压实性平碾振动碾1.4.1 土的压实性羊足碾蛙式夯1.4.1 土的压实性研研究究方方法法 现场填筑试验现场填筑试验l室内击实试验室内击实试验填土压实性的研究方法填土压实性的研究方法填土压实性的研究方法填土压实性的研究方法击实筒击实筒护筒护筒击锤击锤导筒导筒1.4.1 土的压实性土土 在试验室内通过在试验室内通过击实试验击实试验研究土的压实性。研究土的压实性。1.4.1 土的压实性特点：特点：具有峰值具有峰值位于饱和曲线之下位于饱和曲线之下 0 4 8 12 16 20 24 28含水量含水量w(%)2.01.81.6 1.4干密度干密度 d(g/cm

3、3)饱和曲线饱和曲线 dmaxwop最大干密度最大干密度最优含水量最优含水量击实曲线击实曲线击实曲线击实曲线1.4.1 土的压实性dmaxd0op当含水率较低时，击实后的当含水率较低时，击实后的干密度随含水量的增加而增干密度随含水量的增加而增大。而当干密度增大到某一大。而当干密度增大到某一值后，含水量的继续增加反值后，含水量的继续增加反招致干密度的减小。干密度招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为的这一最大值称为该击数下该击数下的的最大干密度最大干密度，与它对应的，与它对应的含水量称为含水量称为最优含水量最优含水量。1.4.1 土的压实性 当击数一定时，只有在当击数一定时，只有在某一含水量下

4、某一含水量下才获得最佳的才获得最佳的击实效果。土中含水量太小或太大都不能达到最大的密击实效果。土中含水量太小或太大都不能达到最大的密实度。实度。说明：说明：在含水量过大或者是排水不畅的条件下，过多次数在含水量过大或者是排水不畅的条件下，过多次数的反复击实，不仅不会使填土的密实度增加，还会导致的反复击实，不仅不会使填土的密实度增加，还会导致土体结构的破坏，工程上所说的土体结构的破坏，工程上所说的“橡皮土橡皮土”就源于此。就源于此。0d击数击数403020饱和线饱和线同一种土，用不同的功同一种土，用不同的功能击实，最大干密度随能击实，最大干密度随击数的增加而逐渐增大击数的增加而逐渐增大,最优含水量

5、逐渐减小。最优含水量逐渐减小。说明土料的说明土料的最大干密度最大干密度和和最优含水量最优含水量不是常数。不是常数。而是随击实功能变化。而是随击实功能变化。当当含水量大于最优含水量含水量大于最优含水量，随含水量的增加，击实，随含水量的增加，击实功能的影响逐渐减少，击实曲线会接近于饱和曲线。功能的影响逐渐减少，击实曲线会接近于饱和曲线。1.4.1 土的压实性1.4.1 土的压实性天然风干土的天然风干土的含水量含水量不存在最优含水量不存在最优含水量；在完全风干和饱和两种状态在完全风干和饱和两种状态 下易于击实下易于击实；潮湿状态下潮湿状态下d明显降低明显降低。特点特点20%20%粗砂粗砂=45%中砂

6、中砂=7%；时，干密度最小时，干密度最小 常用相对密实度控制常用相对密实度控制 DrDr0.70.70.750.75 施工过程中要么风干，要么就充分洒水施工过程中要么风干，要么就充分洒水 使土料饱和使土料饱和 压实标准压实标准一般不进行室内击实试验一般不进行室内击实试验粗砂粗砂中砂中砂1.4.2 土的渗透性渗透渗透由于土体本身具有连续的孔隙，当孔隙中的水任意两点由于土体本身具有连续的孔隙，当孔隙中的水任意两点存在存在能量差能量差时，水就会透过土体孔隙由能量高的点向能时，水就会透过土体孔隙由能量高的点向能量低的点流动，而发生孔隙内的流动，这一流动过程称量低的点流动，而发生孔隙内的流动，这一流动过

7、程称为渗透。为渗透。土的渗透性土的渗透性土的渗透性土的渗透性土具有被水等液体透过的性质土具有被水等液体透过的性质1.4.2 土的渗透性渗流量渗流量渗透变形渗透变形土石坝土石坝防渗斜墙及铺盖防渗斜墙及铺盖浸润线浸润线透水层透水层不透水层不透水层土石坝坝基坝身渗流土石坝坝基坝身渗流1.4.2 土的渗透性板桩围护下的基坑渗流板桩围护下的基坑渗流渗流量渗流量渗透变形渗透变形透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙1.4.2 土的渗透性水井渗流水井渗流渗流量渗流量透水层透水层不透水层不透水层天然水面天然水面漏斗状潜水面漏斗状潜水面Q渗流滑坡渗流滑坡1.4.2 土的渗透性1.4.2 土的渗透性 达

8、西定律在层流状态的渗流中，渗透速度在层流状态的渗流中，渗透速度v v与水与水力梯度力梯度i i成线性关系。成线性关系。注意：注意：k:k:反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数物理意义：水力坡降物理意义：水力坡降i i1 1时的渗流速度时的渗流速度单位：单位：mm/s,cm/s,m/s,m/daymm/s,cm/s,m/s,m/day渗流量为：渗流量为：土的渗透定律土的渗透定律土的渗透定律土的渗透定律V V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度1.4.2 土的渗透性层流（线性流）层流（线性流）大部分砂土

9、，粉土；疏松大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较重的粘性土的粘土及砂性较重的粘性土适用条件适用条件适用条件适用条件v=kivi1.4.2 土的渗透性粗粒土：粗粒土：砾石类土中的渗流不符合达西砾石类土中的渗流不符合达西定律定律粗砂土中渗透速度粗砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/sivib两种特例两种特例两种特例两种特例粘性土：粘性土：致密的粘土致密的粘土 iib,v=k(i-ib)ivovcr1.4.2 土的渗透性室内试验测定方法室内试验测定方法常水头试验法常水头试验法变水头试验法变水头试验法井孔抽水试验井孔抽水试验井孔注水试验井孔注水试验野外试验测定方法野外试验测定方法渗透系数的测定

10、渗透系数的测定 根据前面的研究，渗透系数可以理解为当水力根据前面的研究，渗透系数可以理解为当水力梯度等于梯度等于1 1时的渗透速度。它是一个代表时的渗透速度。它是一个代表土的渗透性土的渗透性强弱强弱的定量指标的定量指标 ，也是渗透计算时必须要用到的一，也是渗透计算时必须要用到的一个基本参数。个基本参数。1.4.2 土的渗透性常水头试验常水头试验变水头试验变水头试验条件条件已知已知测定测定算定算定取值取值h=consth变化变化h，A，LV，t重复试验后，取均值重复试验后，取均值a，A，Lh，t 室内试验方法室内试验方法不同时段试验，取均值不同时段试验，取均值适用适用粗粒土粗粒土粘性土粘性土1.

11、4.2 土的渗透性1.4.2 土的渗透性影响土的渗透性的因素：影响土的渗透性的因素：土具有各向异性，水平向和竖向的渗透系数也不土具有各向异性，水平向和竖向的渗透系数也不相同，而且土类不同，影响因素也不相同。影响土相同，而且土类不同，影响因素也不相同。影响土的渗透性的主要因素有以下几个方面：的渗透性的主要因素有以下几个方面：1土中土中气体气体土的土的结构结构颗粒颗粒的矿的矿物组物组成成土中土中水的水的温度温度颗粒颗粒级配级配土的土的孔隙孔隙比比1.4.2 土的渗透性1.土的孔隙比土的孔隙比对于同一种土来说，土越密实，土中孔隙对于同一种土来说，土越密实，土中孔隙比越小，土中渗透性也越低。因此，土的

12、比越小，土中渗透性也越低。因此，土的渗透性随着土的密实程度增加而降低渗透性随着土的密实程度增加而降低。2.颗粒级配颗粒级配颗粒级配对土的渗透性影响颗粒级配对土的渗透性影响最大最大。渗流通道直。渗流通道直径越细小，对水流的阻力就越大。土粒越细或径越细小，对水流的阻力就越大。土粒越细或粗大颗粒间含细颗粒越多，渗透性越弱；相反，粗大颗粒间含细颗粒越多，渗透性越弱；相反，渗透性就越强。渗透性就越强。1.4.2 土的渗透性3.土中水的温度土中水的温度水从土的孔隙通道经过时，与土颗粒间的水从土的孔隙通道经过时，与土颗粒间的摩阻力或粘滞力与摩阻力或粘滞力与温度温度有关。温度高，土有关。温度高，土的粘滞系数降

13、低，渗透系数增大。的粘滞系数降低，渗透系数增大。4.颗粒的矿物组成颗粒的矿物组成原生矿物成分的不同，决定着土中原生矿物成分的不同，决定着土中孔隙孔隙的形的形态，致使透水性有差异。黏土矿物的成分不态，致使透水性有差异。黏土矿物的成分不同，形成同，形成结合水膜的厚度结合水膜的厚度不同，所以不同黏不同，所以不同黏土矿物组成的土，其渗透性也不同。土矿物组成的土，其渗透性也不同。1.4.2 土的渗透性5.土的结构土的结构由于天然沉积土的分层特性，土体通常是由于天然沉积土的分层特性，土体通常是各向异性的，土的渗透性也常表现出各向异性的，土的渗透性也常表现出各向各向异性异性的特征。的特征。6.土中的气体土中

14、的气体当土孔隙中存在封闭气泡时，会阻塞水的渗当土孔隙中存在封闭气泡时，会阻塞水的渗流，从而降低了土的渗透性。流，从而降低了土的渗透性。1.4.2 土的渗透性基本类型基本类型 渗透变形渗透变形（渗透破坏）（渗透破坏）流土流土管涌管涌土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏形成条件形成条件 防治措施防治措施 1.4.2 土的渗透性粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2坝体坝体在向上的渗透作用下，表层在向上的渗透作用下，表层局部土体颗粒同时局部土体颗粒同时发生悬发生悬浮移动的现象。浮移动的现象。渗流渗流流砂流砂1.4.2 土的渗透性管涌管涌破坏在渗流

15、作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗在渗流作用下，一定级配的无粘性土中的细小颗粒，通过较大颗粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。粒所形成的孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道。管涌管涌内因内因有足够多的有足够多的粗颗粒形成大于细粒粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙直径的孔隙外因外因渗透力足够大渗透力足够大 1.4.2 土的渗透性流砂与管涌的比较流砂与管涌的比较 流砂流砂土体局部范围的颗粒同时土体局部范围的颗粒同时发生移动发生移动管涌管涌只发生在水流渗出的表只发生在水流渗出的表层层只要渗透力足够大，只要渗透力足够大，可发生在任何土中可发生在任何土中破坏过程破坏

16、过程短短导致下游坡面产生局部滑动导致下游坡面产生局部滑动等等现现象象位位置置土土类类历时历时后后果果土体内细颗粒通过粗粒形成土体内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动的孔隙通道移动可发生于土体内部和渗流可发生于土体内部和渗流溢出处溢出处一般发生在特定级配的一般发生在特定级配的无粘性土或分散性粘土无粘性土或分散性粘土破坏过程相对较破坏过程相对较长长导致结构发生塌陷或溃导致结构发生塌陷或溃口口1.4.2 土的渗透性 防治措施防治措施 增大增大 ii：下游增加透水盖重下游增加透水盖重 防治防治流土流土减小减小i i ：上游延长渗径；上游延长渗径；下游减小水压下游减小水压防治防治管涌管涌改善几何条件：改善几何条件：设反滤层等设反滤层等改善水力条件：改善水力条件：减小渗透坡降减小渗透坡降