My3土的渗透性及渗流.ppt

【土的渗透性及渗流】是土力学中的重要概念，涉及到土体中水分的流动规律和相关的工程问题。渗透性是指土体允许液体通过其孔隙的能力，又称透水性。渗透现象指的是液体在土壤微孔中穿过的物理过程。渗透性研究通常关注三个方面：渗流量的计算、渗透破坏的可能性以及渗透控制的方法。 渗透流量问题常见于土石坝的坝基和坝身，其中渗透流量的计算对于评估坝体安全至关重要。土石坝的防渗结构，如斜墙和铺盖，设计的目的是控制和减少渗透流量，防止可能的渗透破坏。同样的，基坑工程中，板桩围护下的基坑渗流问题也需要考虑渗流量和渗流压力，以防止不稳定和破坏。 渗透破坏通常是由于过大的水力梯度导致的，这可能会引起土体结构的破坏或流土现象。例如，在水井渗流问题中，水井的抽水量（Q）与渗流量有关，同时需要考虑水力参数，如水头和水力梯度。水头是衡量单位重量水的能量，包括势能、压力能和动能，但土中水的流速很小，所以通常忽略动能。水力梯度是单位长度内的水头差，它直接影响渗流速度。 达西定律是描述土体中层流条件下的渗透速度与水头损失关系的基本定律。根据达西定律，渗流速度v与水力梯度i的乘积k是渗透系数，k是土体的固有属性，通常以m/s为单位。然而，达西定律并不适用于所有情况，尤其是当水力梯度过大或者土体非常密实时，例如密实粘土，其渗透行为可能偏离线性关系。 室内渗透试验是测定土体渗透系数的重要方法，包括常水头试验和变水头试验。常水头试验适用于透水性强的土体，如砂土，试验中水头保持恒定。变水头试验则适用于透水性较差的粘性土，试验中水头随时间变化，通过水位下降计算渗透系数。 渗透系数受多种因素影响，如土粒大小、级配、土的密实度、封闭气体含量以及水的动力粘滞系数等。例如，细粒含量增加会降低土的渗透性；土体越密实，渗透系数越小；封闭气体的存在也会阻碍渗透，降低渗透性；而水温的升高会减小水的动力粘滞系数，从而增加渗透系数。 理解和掌握土的渗透性及渗流特性对于土木工程中的防渗设计、地下水控制以及地质灾害防治等方面具有至关重要的作用。