土力学与地基基础(第二章土的渗透性).ppt

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1、2.1 土的渗透定律2.2 渗透试验与渗透力 第二章 土的渗透性 本章提要本章提要 本章特点本章特点 学习要点学习要点土的渗透性和渗透规律土的渗透性和渗透规律渗透渗透力与渗透力与渗透变形变形有有严格的理论（水流的一般规律）严格的理论（水流的一般规律）有经验性规律（散粒多孔介质特性）有经验性规律（散粒多孔介质特性）注意对物理概念和意义的把握注意对物理概念和意义的把握注意把握土是散粒多孔介质这一特点注意把握土是散粒多孔介质这一特点 土体中的渗流土体中的渗流土颗粒土颗粒土中水土中水渗流渗流n土是一种碎散的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从能量高的点向能量

2、低的点流动F 水在土体孔隙中流动的现象称为水在土体孔隙中流动的现象称为渗流渗流F 土具有被水等液体透过的性质称为土的土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性渗透性土体中的渗流土体中的渗流对土的渗透问题研究主要包括下述三个方面：对土的渗透问题研究主要包括下述三个方面：渗流量问题渗流量问题渗透变形（渗透破坏）问题渗透变形（渗透破坏）问题渗流控制问题渗流控制问题板桩围护下的基坑渗流板桩围护下的基坑渗流渗流问题：渗流问题：1.渗流量？渗流量？2.渗透破坏？渗透破坏？3.渗水压力？渗水压力？透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙工程实例工程实例渗流问题：渗流问题：1.渗流量渗流量Q？2.降水深

3、度降水深度？透水层透水层不透水层不透水层天然水面天然水面水井渗流水井渗流漏斗状潜水面漏斗状潜水面Q渗流问题：渗流问题：1.渗流量？渗流量？2.地下水影响地下水影响范围？范围？渠道、河流渗流渠道、河流渗流原地下水位原地下水位渗流时地下水位渗流时地下水位降雨入渗引起的滑坡降雨入渗引起的滑坡渗流问题：渗流问题：1.渗透力？渗透力？2.入渗过程入渗过程？事故实例事故实例渗流量渗流量扬压力扬压力渗水压力渗水压力渗透破坏渗透破坏渗流速度渗流速度渗水面位置渗水面位置挡水建筑物挡水建筑物集水建筑物集水建筑物引水结构物引水结构物基础工程基础工程地下工程地下工程边坡工程边坡工程渗透特性变形特性强度特性土的渗透特性

4、土的渗透特性F水头与水力坡降水头与水力坡降F土的渗透试验与土的渗透试验与达西定律达西定律F渗透系数的测定渗透系数的测定及影响因素及影响因素F层状地基的等效层状地基的等效渗透系数渗透系数土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律渗流的驱动能量渗流的驱动能量反映渗流特点的定律反映渗流特点的定律土的渗透性土的渗透性地基的渗透系数地基的渗透系数n位置水头：到基准面的竖直距离，位置水头：到基准面的竖直距离，代表单位重量的液体从基准面算起代表单位重量的液体从基准面算起所具有的位置势能所具有的位置势能n压力水头：水压力所能引起的自由压力水头：水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所水面的升高，表示单

5、位重量液体所具有的压力势能具有的压力势能n测管水头：测管水面到基准面的垂测管水头：测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单位重量液体的总势能之和，表示单位重量液体的总势能n在静止液体中各点的测管水头相等在静止液体中各点的测管水头相等位置、压力和测管水头位置、压力和测管水头zA00ABu0pazB基准面基准面静水静水水流动的驱动力水流动的驱动力水往低处流水往低处流水往高处水往高处“跑跑”速度速度v压力压力u位置：使水流从位置势能位置：使水流从位置势能高处流向位置势能低处高处流向位置势能低处流速：水具有的动能流速：水具有的动能压力：水所具有的压力

6、势能压力：水所具有的压力势能也可使水流发生流动也可使水流发生流动n位置势能：位置势能：mgzn压力势能：压力势能：00基准面基准面质量质量m压力压力u流速流速vzn动能：动能：n总能量：总能量：称为总水头，是水流动称为总水头，是水流动的驱动力的驱动力n单位重量水流的能量：单位重量水流的能量：水流动的驱动力水流动的驱动力-水头水头渗流中的水头与水力坡降渗流中的水头与水力坡降ABL透水层透水层不透水层不透水层基坑基坑板桩墙板桩墙渗流为水体的流动，应满足液体渗流为水体的流动，应满足液体流动的三大基本方程：连续性方流动的三大基本方程：连续性方程、能量方程、动量方程程、能量方程、动量方程 A A点总水头

7、：点总水头：水力坡降水力坡降ABLhAhBzAzBh h基准面基准面水力坡降线水力坡降线 B B点总水头：点总水头：二点总水头差：反映了二点总水头差：反映了两点间水流由于摩阻力两点间水流由于摩阻力造成的能量损失造成的能量损失水力坡降水力坡降i：单位渗流长度上的：单位渗流长度上的水头损失水头损失达西渗透试验达西渗透试验LAh1h2QQ透水石1856年达西年达西(Darcy)在研究城市供水问在研究城市供水问题时进行的渗流试验题时进行的渗流试验或：或：其中，其中，A是试样的断面积是试样的断面积达西定律达西定律n达达西西定定律律：在在层层流流状状态态的的渗渗流流中中，渗渗透透速速度度v与与水水力力坡坡

8、降降i的的一一次次方方成成正正比比，并与土的性质有关并与土的性质有关n渗渗透透系系数数k:反反映映土土的的透透水水性性能能的的比比例例系系数数，其其物物理理意意义义为为水水力力坡坡降降i1时时的的渗流速度，单位：渗流速度，单位：cm/s,m/s,m/dayn渗透速度渗透速度v：土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度：土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度其中，其中，V Vs s为实际平均流速，孔隙断面的平均流速为实际平均流速，孔隙断面的平均流速达西定律的适用范围达西定律的适用范围n 适用条件：层流（线性流动）适用条件：层流（线性流动）岩土工程中的绝大多数渗流岩土工程中的绝大多数

9、渗流问题，包括砂土或一般粘问题，包括砂土或一般粘土，均属层流范围土，均属层流范围在粗粒土孔隙中，水流形态在粗粒土孔隙中，水流形态可能会随流速增大呈紊流可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数进行判定律。可用雷诺数进行判断断 ：00.51.01.52.02.5达西定律达西定律适用范围适用范围2.01.51.00.50水水力力坡坡降降流速流速(m/h)砾石砾石粗砂粗砂中砂中砂细砂细砂极细砂极细砂Re5时层流时层流Re200时紊流时紊流200 Re 5时为过渡区时为过渡区 达西定律的适用范围达西定律的适用范围在纯砾以上的很粗的粗粒土如堆石体中，在在纯砾以上的

10、很粗的粗粒土如堆石体中，在水力坡降较大时，达西定律不再适用，此时：水力坡降较大时，达西定律不再适用，此时：ivoi0n 两种特例两种特例对致密的粘性土，存在起始水力坡降对致密的粘性土，存在起始水力坡降i i0 0ivovcrii0,v=k(i-i0)渗透系数的测定方法渗透系数的测定方法 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F室内试验方法室内试验方法F野外试验方法野外试验方法室内试验方法室内试验方法-常水头试验法常水头试验法n 试验条件试验条件:h，A，L=constn量测变量量测变量:体积体积V，tn适用土类：透水性较大的砂性土适用土

11、类：透水性较大的砂性土i=h/LV=Qt=vAtv=kihL土样土样AVQ室内试验方法室内试验方法-变水头试验法变水头试验法n 试验条件试验条件:h变化变化A，a，L=constn量测变量量测变量:h，tn适用土类：透水性较小适用土类：透水性较小的粘性土的粘性土土样土样At=t1h1t=t2h2LQ水头水头测管测管开关开关a土样土样At=t1t=t2h1h2LQ水头水头测管测管开关开关在在tt+dt时段内：时段内：入流量入流量：dVe=-adh出流量：出流量：dVo=kiAdt=k(h/L)Adt连续性条件：连续性条件：dVe=dVo-adh=k(h/L)Adthdhtt+dt室内试验方法室内

12、试验方法-变水头试验法变水头试验法选择几组量测结果选择几组量测结果，计算相应的，计算相应的k，取平均值，取平均值室内试验方法室内试验方法小结小结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公式公式取值取值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现场测定法抽水试验现场测定法抽水试验抽水量抽水量Q Qr1r2h1h2井井不透水层不透水层n 试验条件试验条件:Q=constn量测变量量测变量:r=r1，h1=？r=r2，h2=？优点：可获得现场较为可靠的平均

13、渗透系数优点：可获得现场较为可靠的平均渗透系数缺点：费用较高，耗时较长缺点：费用较高，耗时较长观察井观察井A=2 rhi=dh/drn计算公式：计算公式：r抽水量抽水量Q Qr1r2h1h2井井不透水层不透水层dhdrh地下水位地下水位测压管水面测压管水面现场测定法抽水试验现场测定法抽水试验n影响影响孔隙系统的构成和方向性孔隙系统的构成和方向性，对粘性土影，对粘性土影响更大响更大n在宏观构造上，天然沉积层状粘性土层，扁在宏观构造上，天然沉积层状粘性土层，扁平状粘土颗粒常呈水平排列，常使得平状粘土颗粒常呈水平排列，常使得k水平水平kk垂直垂直n在微观结构上，当孔隙比相同时，凝聚结构在微观结构上，

14、当孔隙比相同时，凝聚结构将比分散结构具有更大的透水性将比分散结构具有更大的透水性n水的动力粘滞系数：水的动力粘滞系数：温度温度，水粘滞性，水粘滞性，k n饱和度（含气量）：封闭气泡对饱和度（含气量）：封闭气泡对k影响很大，影响很大，可减少有效渗透面积，还可以堵塞孔隙的通可减少有效渗透面积，还可以堵塞孔隙的通道道n是土中是土中孔隙直径大小孔隙直径大小的主要影响因素的主要影响因素n因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充填，故土体孔隙的大小一般由细颗粒所填，故土体孔隙的大小一般由细颗粒所控制。因此，土的渗透系数常用控制。因此，土的渗透系数常用有效粒有效粒径径d10来表示

15、，如哈臣公式：来表示，如哈臣公式：n是单位土体中是单位土体中孔隙体积孔隙体积的直接度量的直接度量n对于砂性土，常建立孔隙比对于砂性土，常建立孔隙比e与渗透系数与渗透系数k之间的关系，如：之间的关系，如：饱和曲线饱和曲线含水量含水量wWop干容重干容重 d max 1含水量含水量w渗透系数渗透系数k絮状结构絮状结构分散结构分散结构n对粘性土，影响对粘性土，影响颗粒的表面力颗粒的表面力n不同粘土矿物之间渗透系数相差极大，其渗不同粘土矿物之间渗透系数相差极大，其渗透性大小的次序为高岭石透性大小的次序为高岭石伊里石伊里石蒙脱石蒙脱石；当粘土中含有可交换的钠离子越多时，其；当粘土中含有可交换的钠离子越多

16、时，其渗透性将越低渗透性将越低n塑性指数塑性指数Ip综合反映土的颗粒大小和矿物成综合反映土的颗粒大小和矿物成份，常是渗透系数的参数份，常是渗透系数的参数粒径大小及粒径大小及级配级配孔隙比孔隙比矿物成分矿物成分结构结构渗透系数的影响因素 l土的特性土的特性水的特性水的特性渗透力及渗透稳定性渗透力及渗透稳定性渗流所引起的稳定问题：渗流所引起的稳定问题：（11）土体的土体的局部稳定局部稳定问题，又称为问题，又称为渗透变形渗透变形问题；问题；（22）整体稳定整体稳定问题。问题。渗流力的概念渗流力的概念水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这种水头损失是由于水水在土体中流动时，将会引起水头的损失。这种水

17、头损失是由于水在土体孔隙中流动时，力图拖曳土粒而消耗能量的结果。在土体孔隙中流动时，力图拖曳土粒而消耗能量的结果。渗流力渗流力：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、：渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力，也称渗透力、动水压力。动水压力。渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-试验观察试验观察nh=0 h=0 静水中，土骨架会受静水中，土骨架会受到浮力作用。到浮力作用。nh0 h0 水在流动时，水流受水在流动时，水流受到来自土骨架的阻力，同时流到来自土骨架的阻力，同时流动的孔隙水对土骨架产生一个动的孔隙水对土骨架产生一个摩擦、拖曳力。摩擦、拖曳力。h1hh200hwL土样土

18、样滤网滤网贮水器贮水器a b渗透力渗透力j：渗透作用中，孔隙水对土骨架：渗透作用中，孔隙水对土骨架的作用力，方向与渗流方向一致的作用力，方向与渗流方向一致渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-试验观察试验观察h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b土粒土粒渗渗 流流渗透力渗透力 j j：体积力：体积力渗渗透透力力j j：单单位位土土体体内内土土骨骨架架所所受受到到的的渗渗透水流的拖曳力透水流的拖曳力截面积截面积A=1渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 h200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器ab渗透力渗透力-受力分析受力分析WW=L satL(+w)P1=whwP2=w

19、h2R=?R+P2=W+P1R+wh2=L(+w)+whwR=Ln土水整体受力分析土水整体受力分析-静水静水渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-受力分析受力分析截面积截面积A=1WW=L satL(+w)P1=whwP2=wh1R=?R+P2=W+P1R+wh1=L(+w)+whwR=L-w hn土水整体受力分析土水整体受力分析-渗流渗流h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-受力分析受力分析R=L-w hn土水整体受力分析土水整体受力分析-对比对比h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a b 静水中的土体静水

20、中的土体 渗流中的土体渗流中的土体向上渗流存在时，向上渗流存在时，滤网支持力减少滤网支持力减少R=L减少的部分由谁承担减少的部分由谁承担？总渗透力：总渗透力：J=J=w w h hF 渗透力渗透力j j：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力j=J/V=w h/L=wi向上渗流存在时，滤网支持力减少。向上渗流存在时，滤网支持力减少。当滤网支持力为零时的水力坡降称当滤网支持力为零时的水力坡降称为为临界水力坡降临界水力坡降icr，它是土体开始，它是土体开始发生流土破坏时的水力坡降：发生流土破坏时的水力坡降：渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-受

21、力分析受力分析R=L-w h=0n临界水力坡降临界水力坡降h1hh200hwL土样土样滤网滤网贮水器贮水器a bicr=h/L=/w由于由于icr取决于土取决于土的物理性质的物理性质=+WW Ww土水土水=土骨架土骨架+孔隙水孔隙水JRJ P1P2P1P2Rn土水隔离受力分析土水隔离受力分析渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力渗透力-受力分析受力分析R=L-w h土骨架受力分析：土骨架受力分析：有效重量：有效重量：W=L 总渗透力：总渗透力：J=Lj滤网的反力：滤网的反力：R孔隙水受力分析：孔隙水受力分析：水压力：水压力：P1=whw P2=wh1总渗透力：总渗透力：J=J水重水重+浮力反

22、力：浮力反力：Ww=Vv w+Vs w=L w孔隙水受力平衡孔隙水受力平衡j=wi土骨架受力平衡土骨架受力平衡渗透力的性质渗透力的性质F物理意义：单位土体内土骨架所受到的物理意义：单位土体内土骨架所受到的渗透水流的拖曳力，它是一种体积力渗透水流的拖曳力，它是一种体积力F大小：大小：j=j=w wi iF方向：与水力坡降方向一致方向：与水力坡降方向一致F作用对象：土骨架作用对象：土骨架渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 n土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变土工建筑物及地基由于渗流作用而出现的变形或破坏称为渗透变形或渗透破坏。渗透变形是土工建筑

23、物发生破坏的常见类型形或渗透破坏。渗透变形是土工建筑物发生破坏的常见类型n基本类型：基本类型：管涌管涌流土流土接触流土接触流土接触冲刷接触冲刷渗透变形渗透变形单一土层渗透变形的两种单一土层渗透变形的两种基本型式基本型式渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透变形渗透变形-流土流土n流土：在流土：在向上向上的渗透作用下，表层局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、的渗透作用下，表层局部范围内的土体或颗粒群同时发生悬浮、移动的现象。任何类型的土，只要水力坡降达到一定的大小，都可发生流土移动的现象。任何类型的土，只要水力坡降达到一定的大小，都可发生流土破坏破坏粘性土粘性土k1k2砂性土砂性土k2坝体坝体

24、渗流渗流F原因：原因：与土的密实度有关与土的密实度有关坝体坝体渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 渗透变形渗透变形管涌管涌F 原因原因内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙内因：有足够多的粗颗粒形成大于细粒直径的孔隙外因：渗透力足够大外因：渗透力足够大 n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孔隙发生移动，最终在土中形成与地表贯通的管道渗流渗流过程演示过程演示1.在渗透水流作用下，在渗透水流作用下，细颗粒在粗颗粒形成细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动流失的孔

25、隙中移动流失2.孔隙不断扩大，渗流孔隙不断扩大，渗流速度不断增加，较粗速度不断增加，较粗颗粒也相继被水带走颗粒也相继被水带走3.形成贯穿的渗流通道，形成贯穿的渗流通道，造成土体塌陷造成土体塌陷渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 流土与管涌的比较流土与管涌的比较 流土流土土体局部范围的颗粒同时发土体局部范围的颗粒同时发生移动生移动管涌管涌只发生在水流渗出的表层只发生在水流渗出的表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短破坏过程短导致下游坡面产生局部滑动等导致下游坡面产生局部滑动等现象现象位置位置土类土类历时历时后果后果土体内细颗粒通过粗粒形成土体内细颗粒通过

26、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长破坏过程相对较长导致结构发生塌陷或溃口导致结构发生塌陷或溃口渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 Fs:安全系数安全系数1.52.0i:允许坡降允许坡降Fiicr:土体发生流土破坏土体发生流土破坏n工程设计：工程设计：流土可能性的判别流土可能性的判别n在自下而上的渗流逸出处，任何土，包括粘性土和无粘性土，只要在自下而上的渗流逸出处，任何土，包括粘性土和无粘性土，只要满足渗透坡降大于临界水力坡降这一水力条件，均要发

27、生流土：满足渗透坡降大于临界水力坡降这一水力条件，均要发生流土：渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 n土是否会发生管涌，取决于土的性质：土是否会发生管涌，取决于土的性质：粘性土（分散性土例外）属于非粘性土（分散性土例外）属于非管涌土管涌土无粘性土中发生管涌必须具备相无粘性土中发生管涌必须具备相应的应的几何条件几何条件和和水力条件水力条件管涌可能性的判别管涌可能性的判别渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 较均匀土较均匀土（CuCu 1010）几何条件几何条件水力条件水力条件无粘性土管无粘性土管涌的判别涌的判别级配级配孔隙及细粒孔隙及细粒判定判定非管涌土非管涌土粗颗粒形成的粗颗粒形成的孔隙小于细颗粒孔

28、隙小于细颗粒不均不均匀土匀土（Cu10Cu10）不连续不连续连续连续D D0 0=0.25d=0.25d2020细粒含量细粒含量35%35%细粒含量细粒含量25%25%细粒含量细粒含量=25-35%=25-35%D D0 0 d d5 5D D0 0=d=d3 3-d-d5 5管涌土管涌土过渡型土过渡型土非管涌土非管涌土非管涌土非管涌土管涌土管涌土过渡型土过渡型土P(%)lgd骨架骨架充填料充填料F发生管涌的发生管涌的必要条件：必要条件：粗粗颗粒所构成的颗粒所构成的孔隙直径大于孔隙直径大于细颗粒直径细颗粒直径渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 几何条件几何条件水力条件水力条件无粘性土管无粘性土管

29、涌的判别涌的判别F渗透力能够带动渗透力能够带动细颗粒在孔隙间滚细颗粒在孔隙间滚动或移动。可用管动或移动。可用管涌涌临界水力坡降临界水力坡降表表示示051015202530351.51.00.50icrCu流土流土过渡过渡管涌管涌水力坡降水力坡降级配连续土级配连续土 级配不连续土级配不连续土破坏坡降破坏坡降 icr0.20-0.400.1-0.3允许坡降允许坡降 i0.15-0.250.1-0.2伊斯托敏娜（苏）伊斯托敏娜（苏）中国学者中国学者Cu20时时,icr，考虑安全系数后：考虑安全系数后：透水层透水层不透水层不透水层防渗体防渗体坝体坝体浸润线浸润线渗透变形的防治措施渗透变形的防治措施 F

30、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F增大增大i：下游增加透水下游增加透水 盖重盖重渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 改善几何条件：设反滤层等改善几何条件：设反滤层等改善水力条件：减小渗透坡降改善水力条件：减小渗透坡降n 防治流土防治流土n防治管涌防治管涌土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律层状地基的等效渗透系数层状地基的等效渗透系数等效渗透系数等效渗透系数 确立各层土的确立各层土的ki 根据渗流方向确定等效渗流系数根据渗流方向确定等效渗流系数天然土层多呈层状天然土层多呈层状多个土层用假想单一土层置换，使得其总多个土层用假想单一土层置换，使得其总体的透水性不

31、变体的透水性不变hH1H2H3Hk1k2k3xzq1xq3xq2x1122不透水层不透水层土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律等效渗透系数等效渗透系数:kxn 已知条件已知条件:qx=vxH=kxiHqix=kiiiHin 达西定律达西定律:n 等效条件等效条件:层状地基的水平等效渗透系数层状地基的水平等效渗透系数层状地基的垂直等效渗透系数层状地基的垂直等效渗透系数土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律H1H2H3Hhk1k2k3xzv承压水承压水kzvi=ki(hi/Hi)n 已知条件已知条件:n 达西定律达西定律:n 等效条件等效条件:v=kz(h/H)等效渗透系数等效渗透系数:n

32、算例说明算例说明 按层厚加权平均，由较大值控制按层厚加权平均，由较大值控制层厚倒数加权平均，由较小值控制层厚倒数加权平均，由较小值控制层状地基的等效渗透系数层状地基的等效渗透系数土的渗透性与渗透规律土的渗透性与渗透规律H1H2H3Hk1k2k3xz层状地基的等效渗透系数层状地基的等效渗透系数土的渗流性与渗透规律土的渗流性与渗透规律水平渗流情形水平渗流情形垂直渗流情形垂直渗流情形条件条件已知已知等效等效公式公式小小结结渗透力与渗透变形渗透力与渗透变形 工程实例工程实例渗流问题渗流问题土的渗透性土的渗透性及渗透规律及渗透规律渗透力与渗透力与渗透变形渗透变形渗流中的水头与水力坡降渗流中的水头与水力坡

33、降渗透试验与达西定律渗透试验与达西定律渗透系数的测定及影响因素渗透系数的测定及影响因素层状地基的等效渗透系数层状地基的等效渗透系数渗透力：概念与计算渗透力：概念与计算渗透变形：类型、条件、防治渗透变形：类型、条件、防治土坝，高土坝，高90m，长长1000m，1975年建成，年建成，次年次年6月失事月失事渗透破坏：冲蚀渗透破坏：冲蚀 水力劈裂水力劈裂TetonTeton坝坝失事现场现状原因原因失失事事原原因因研研究究结结论论九江大堤决口九江大堤决口1998年年8月月7日日13:10发生管涌险情，很快发生管涌险情，很快形成宽形成宽62m的溃口的溃口堤基管涌堤基管涌焦点词汇：豆腐渣工程焦点词汇：豆腐

34、渣工程原因原因沟后面板砂砾石坝沟后面板砂砾石坝位于青海省，高位于青海省，高7171米，长米，长265265米，建于米，建于19891989年。年。19931993年年8 8月月7 7日突然发生溃日突然发生溃坝，是现代碾压堆石坝垮坝，是现代碾压堆石坝垮坝的先例。坝的先例。溃坝原因：溃坝原因：面板止水失效，下游坝面板止水失效，下游坝体排水不畅，造成坝坡体排水不畅，造成坝坡失稳失稳西藏易贡巨型滑坡西藏易贡巨型滑坡F时间：时间：20002000年年4 4月月9 9日约日约2020时时F规模：滑坡体自相对高差近规模：滑坡体自相对高差近3330m3330m的雪峰阳坡滑下，历时约的雪峰阳坡滑下，历时约101

35、0分钟，滑程分钟，滑程8km8km。堆积体长、宽各约。堆积体长、宽各约2500m2500m，平均厚，平均厚60m60m，最厚，最厚100m100m，体积约，体积约2.82.8亿亿-3.0-3.0亿亿m m3 3。F地质：滑坡堆积体地质：滑坡堆积体80%80%以上是砂性土以上是砂性土F险情：堵塞易贡藏布江成堰塞湖，湖水面积险情：堵塞易贡藏布江成堰塞湖，湖水面积22km22km2 2，湖长，湖长17km17km，水位以每，水位以每天天的速度上涨，湖水无下泄通道，预计的速度上涨，湖水无下泄通道，预计6 6月底湖水将上涨至堆积体顶，拦月底湖水将上涨至堆积体顶，拦存湖水将达存湖水将达4040亿亿-60-

36、60亿亿m m3 3 西藏易贡巨型高速滑坡西藏易贡巨型高速滑坡西藏易贡巨型高速滑坡西藏易贡巨型高速滑坡湖水每天上涨50cm！易贡巨型滑坡现场易贡巨型滑坡现场n预案一：加强监测，上、下游移民工作，库预案一：加强监测，上、下游移民工作，库满自溢漫顶溃口满自溢漫顶溃口n预案二：在堆积体最低处开渠引流，水库溢预案二：在堆积体最低处开渠引流，水库溢流漫顶溃口。流漫顶溃口。n预案三：在右岸山体垭口开溢洪道，改造堆预案三：在右岸山体垭口开溢洪道，改造堆积体成坝，积体成坝，堰塞湖成库堰塞湖成库易贡滑坡处理预案易贡滑坡处理预案最终采用预案二最终采用预案二n武警部队等武警部队等700多名抢险人员，奋战多名抢险人员，奋战33天，天，累计开挖土石方累计开挖土石方135.5万万m3，有效降低了堆，有效降低了堆积体过水高程积体过水高程24.1m，减少拦存湖水约，减少拦存湖水约20亿亿m3n施工队伍施工队伍6月月4日撤离；日撤离；6月月8日日6时时40分，泄分，泄水渠过水，至水渠过水，至11日日2时时50分堆积体溃决；分堆积体溃决；11日日21时，滑坡体拦存的湖水按预定方案完全时，滑坡体拦存的湖水按预定方案完全下泄下泄n泄洪时易贡湖库容量已达泄洪时易贡湖库容量已达30多亿立方米多亿立方米 易贡滑坡处理结果易贡滑坡处理结果作业 流网