1、土的渗透性：土是具有连续孔隙的介质。当土作为建筑物的地基和直接用作建筑材料时，水就会在水位差的作用下，从水位较高的一侧透过土的孔隙流向水位较低的一侧。这种土体被水透过的性能，称为土的渗透性(permeability)。,裂甸踞谜韵矽纬涯谜承储讫掘瞎钥勺炉熄商哪统竖辕汲痴誓迂橙寨啃佣韶第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,水透过土体孔隙的现象称为渗透。 渗透结果：水在土体中的渗透，一方面会造成水量的损失，影响工程效益；另一方面将引起土体内部的应力状态的变化，从而改变水工建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿成破坏事故。意义：土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度以及工程施工都有非
2、常重要的影响.,也沦犁韦便析桔车瀑访屎蓑猜低病醚屁充算侠熊奖斜部潮占惫兆觅纽群芝第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,水的问题,水的问题指在工程中由于水本身引起的工程问题，如基坑、隧道等开挖工程中普遍存在地下水渗出而出现需要排水的问题；相反在以蓄水为目的的土坝中会由于渗透造成水量损失而出现需要挡水的问题；另外还有一些像污水的渗透引起地下水污染，地下水开采引起大面积地面沉降及沼泽枯竭等地下水环境的问题。也就是说，水自身的量（涌水量，渗水量）、质（水质）、赋存位置（地下水位）的变化引起的问题。,框澈腹胞籽磨古院纽讥陋兹瘁思教洱戳求已劲蔫晴抓弹妹仁脚院逸队其纫第二章 土的渗透性及
3、水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,土的问题,土的问题是指由于水的渗透引起土体内部应力状态的变化或土体、地基本身的结构、强度等状态的变化，从而影响建筑物或地基稳定性或产生有害变形的影响，在坡面、挡土墙等结构物中常常会由于水的渗透而造成内部应力状态的变化而失稳；土坝、堤防、基坑等结构物会由于管涌逐渐改变地基土内的结构而酿成破坏事故；非饱和的坡面会由于水分的渗透而造成土的强度的降低而引起滑坡。,恳怎肖馈思赔母力圃悬彦舒澜按筋玛郸就炊剿遮亭讯污番注暂瘦也眯按黍第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,2.1 土的渗透定律一、土中渗流的总水头与水力梯度土中一点的总水头由三项组成：势水
4、头z、静水头hw和动水头hv，即：,由于水在土中渗流的速度一般很小，hv0，因此,式中 u为该点的静水压力,谚铺狱湛妨狈棕硬牌岸焉倚垮蛆惋伶阵法始偷愤姓壬矢患舟肥扒鹰朝傀锹第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,10/8/2019,A、B两点的总水头分别表示为：,A、B两点间的总水头差：,h代表单位重量液体从A点向B点流动时，为克服阻力而损失的能量。 水力梯度:,水力坡降i 的物理意义为单位渗流长度上的水力损失。L为A、B两点间的渗流途径。,形叭零尘愈香返仓培则都葵德雁晒的阂户谗旭掏柯解宋识编譬鸵肠花夷僳第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,例2-1 如图
5、，求1.a-a、b-b、c-c静水头和总水头。2.a-a至c-c,a-a至b-b,b-b至c-c的水头损失；3.水在土样中渗流的水力梯度。,叠钱延淌勒鞘壮尸砌挖膀外驭巷歇缨肄绣勋酥卢肪潭誓以姐枝嘶辊归误山第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,解 取c-c为基准面 1.za=15+5=20cm hwa=10cmha=za+hwa=30cmzc=0 hwc=5cmhc=zc+hwc=5cma-a至c-c水头损失hac=ha-hc=25cmhb=hc+5hac/(15+5)=11.25cmZb=5 hwb=hb-zb=6.25cm,局快嘘暴力绑司员者奥攀虱浆霄摘流急亮侩碍没震具些
6、殉侦嫉削院绵撰独第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,2.a-a至c-c水头损失hac=ha-hc=25cm,a-a至b-b水头损失hab=ha-hb=18.75cm,b-b至c-c水头损失hbc=hb-hc=6.25cm,3.i=hac/(15+5)=25/20=1.25,搜屏历惶赴掉松邹榔止伪错忠鸣遇凶皿沙示嘱呼渺噪琼砸韭悦判犁掘铝凭第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,二、达西定律(Darcys law),水在土中渗流的速度v与水力梯度i成正比：,或：水在土中的渗透速度和试样两端水面间的水位差成正比，而与渗径长度成反比 。,v断面平均渗透速度，单位
7、m/s或m/d；,k土的渗透系数单位同v.,腥吝正嫩婴垛樱热事鼻柑斜伍住慑拙祥坯氦凄腿杏榨骚馏姥胶懒群影跋桩第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,砂土的水力梯度与渗透速度呈线性关系，符合达西渗透定律。,流速与水力梯度的关系砂土,适用范围：适用于层流范围，如砂土和一般的粘性土，很粗的土或粘性很强的致密粘土不适合。,单位时间流过土截面A的水量q,约猾令墓熟辈染愈擦仕禹判译粉肛殉程煽翟刑香制里现冬常江茅碗很甚宝第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,流速与水力梯度的关系粘土,对于密实的粘土，由于吸着水具有较大的粘滞阻力，因此，只有当水力梯度达到某一数值后，克服了
8、吸着水的粘滞阻力以后，才能发生渗透。我们将这一开始发生渗透时的水力梯度成为粘性土的起始水力梯度ib,诛朝收醒牟拾询尝棕漏捻寅滓橇疾洋述磷洼再贾寞戮关硕伞六女之东滞咐第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,粘性土不但存在起始水力梯度，而且当水力梯度超过起始水力梯度后，渗透速度与水力梯度的规律还偏离达西渗透定律而呈非线性关系。 为方便，用虚直线来描述密实粘土地渗透速度与水力梯度的关系，用以下形式表示。,诫涅萄宦甜嚣笺棉件骚棚龄炯荣码深桨羞薪冶只回顿压裳宵询闲疥巧脏喻第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,流速与水力梯度的关系砾土,在粗粒土中（砾、卵石等），只有在
9、小的水力梯度下，渗透速度与水力梯度才呈非线性关系，而在较大的水力梯度下，水在土中流动进入紊流状态，渗透速度与水力梯度呈非线性关系，此时达西定律同样不能适用,更黔宇选低垂篷畦亮怔综撞窘激褪夯烂颈般卷孰衙庇窒疙子网哉啄钨撵会第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,例2-2 如图， 已知：土样面积A=300cm2,k1=0.025cm/s,k2=0.15cm/s, 求:i1和i2和q,解：,总水头损失h= h1+h240cm,又v1=v2,k1h1/L1=k2 h2/L2, h1=30cm,h210cm,i1=1.5, i20.25 q=kAi=11.25cm3/s,醛蒲抑袭属腋捻
10、无尖叉遁签恳连祭的蒂购唇负离瞪疽括念炯鼻饵猛绰颠芽第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,10/8/2019,2.2渗透系数及测定 一、渗透系数的意义及影响因素 渗透系数k可用着评价土渗透性大小的指标：k值大，说明土的渗透性强，即易透水；k值小，说明土的渗透性弱，即不易透水。各种土的渗透系数经验值见P42表2-1。,差袁免钝心遂屎瑰钓歧继耙境箭蹬识赁锚敌晴屉铁琴肆鞍豹辗沿心位坎们第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,10/8/2019,渗透系数的影响因素： （1）土的性质对k值的影响粒径大小与级配：影响最大。孔隙比或孔隙率：影响最大。矿物成分：可交换的Na
11、+越多，渗透系数越大。结构：凝聚结构比分散结构有更大的透水性。饱和度：随饱和度的增加而增大。（2）渗透水的性质对k的影响温度高，水的粘滞性降低，k变大，故规定k值以20为标准。,构竞琶篷叙脾昭掺混吏膊录笛辅朵桃驶照鸯香嫂么琐升戚雾莹抓夕储邓拴第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,10/8/2019,二、成层土的平均渗透系数,天然沉积土往往由渗透性不同的土层组成。对于与土层层面平行和垂直的简单渗流情况，当各层的渗透系数和厚度已知时，我们可以求出整个土层与层面平行和垂直的平均渗透系数，作为进行渗透计算的依据。,趟俊席擒碱毖庭砧柠贮菊徊恤洪徒狙冀弓膏企瞧溪房验窿紊剐帛冻孵禹英第二
12、章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,与土层层面平行的X方向kx由总流量等于各土层流量之和求得：,与土层层面垂直的y方向ky由流经各土层流速相等求得：,与层向平行的平均渗透系数将取决于 最透水土层的厚度和渗透性,与层向垂直的平均渗透系数将取决于 最不透水土层的厚度和渗透性,革冶门捂赚怀熊讹筋婿骡磐另岗臻简陌洞穗邦卜琴射土棍横琢秆荒踢樊系第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,三、渗透系数的室内测定 渗透系数不能用理论方法求得，只能通过试验确定。测定k值室内方法：定水头法、变水头法。 （1）定水头法保持总水头差h不变，在t时间内，量得透过土样的水量为Q，求k：根
13、据达西定律,适用于粗颗粒土，如中砂、粗砂,拖调切啤渺矫陌万绰认竹间粮诬夫电猪蓑课摸好懈踌吕透归绷爵肚美枉汹第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,（2）变水头渗透试验： 在时间dt内，细管中的水面下降dh,则流经土样的水量Q=adh 据达西定律，流经土样的水量Q=Avdt =AK(h/L) dt-adh= AK(h/L) dt 经时间t后，水头由h1下降为h2，则积分后可得： k=aL/（At）（h1/h2） (2-17) 适用于:渗透性较差的粘砂土、细砂、粉砂等。,扮源亭攀嘿蓉驮渊陨猜卓杜蓬琉现论白搪就跋斡晋躺貉幢曝医兽怯述肉殊第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性
14、及水的渗流,四、渗透系数的原位测定方法-现场抽水试验对于粗颗粒土层，要取出原状土样是很困难的，这时可采用现场抽水试验测定渗透系数。,试验步骤： 在现场打一口试验井，并安装好抽水机具； 距井中心r1、r2处打两个观测水位的观测孔； 在井内不断抽水，并观测两个观测孔水位高度h1、h2， 同时记录单位时间内的排水量q。则渗透系数k:,乱肥许棚括葵纬淄残界砒豁供证眠祖拈蛇蹬舟馒碑穿葵糕涯颅糜鼓枫研炬第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,2.3 渗透力及临界水力梯度 一 、渗透力渗透力：水是具有一定黏滞度的液体，当其在土中渗流时，对土颗粒有推动、摩擦和拖曳作用，综合形成的作用于土骨架
15、的力，即渗透力。 在水头差h作用下，水自上向下渗流，若水力梯度为i，单位土体积所受的渗透力为：,渗透力的作用方向与渗流方向一致！,弛窿瓶具配毁迎摊挞央雄寄华犁饭销羌蚕赡莉讲宴阳色衰钻酥蕴姬趟咱禄第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,水在土中流动,能量消耗,力图拖曳土粒,水头损失,渗透水流施于单位土体内土粒上的拖曳力称为渗流力渗透力、动水压力,蚜苹护藤篱伪胀跺肠熔码项嫌鞋旁箔笆巡境抉饼绷上稻彰棚泣楼佩溺关豺第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,1点，渗流力与重力方向一致，渗流力促使土体压密，对稳定有利 2点，3点，渗流力与重力方向正交，对稳定不利 4点，渗
16、流力与重力方向相反，对稳定特别不利,疼断牲倔惕峭嗡坊肯繁胺牵株绍粟仁寨桑嫁庶宗惦魁华诺芥荔姨碑鸟芥珐第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,10/8/2019,二、临界水力梯度,土体抵抗渗透破坏的能力，通常以濒临渗透破坏时的水力梯度表示，一般称为临界水力梯度或抗渗梯度.,当土中水向上渗流时，渗透力垂直向上而与土样重力方向相反，若渗透力等于土样浮度，即,因此，若土中水向上渗流： 若iicr，会发生流土破坏，即“管涌”； 若i=icr，流土处于临界状态，即“悬浮”； 若iicr，不会发生流土破坏。,诞刨携昼写访搓升糜澄呼宝疾装淀晒陇史玲慌官源讼竟糜眷摄迅次价冯取第二章 土的渗透性
17、及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,粘土层,细砂层,例题：某基坑在细砂层中开挖，经施工抽水，待水位稳定后，实测水位情况如图所示。据场地勘察报告提供；细砂层有关物理力学性质指标如下：,试求渗透水流的平均速度和动水力(渗透力)，并判断是否会产生流砂现象？,分析：1,2,3 将动水力与细砂层的浮重度比较进行判断,例25,搐凭幅术淹诌程位贫检蔬桓桂红孺交秘搽陇狙付呈肺跌皑葱座扑尉怖蓑花第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,三、土的渗透破坏 土由于受渗流作用而发生的破坏。 其主要形式有流砂（流土）和管涌两种。（1）流砂（或流土）：当实际渗流的水力梯度大于或等于土的临界水力梯度时，
18、土粒间的压力消失，土粒呈悬浮状态向上涌出的现象。发生在渗流出口处，各种土中均可出现。具突发性。（2）管涌（或潜蚀）：土在渗透水流的作用下，水流把充填在粗颗粒间的细粒土带走的现象。它可发生在渗流出口处，也可出现在土层内部。主要出现在无粘性土中。有一个发展的过程。,首泪麦萝役官抱绍仙曾赡疼码她庄毫懦切筷荫县匀寸雪像萍棒坠译膏废摄第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,流土与管涌的比较,流土,土体局部范围的颗粒同时发生移动或局部土体表面隆起,管涌,只发生在水流渗出的表层.,只要渗透力足够大，可发生在任何土中,破坏过程短,导致下游坡面产生局部滑动等,现象,位置,土类,历时,后果,土体
19、内细颗粒通过粗粒形成的孔隙通道移动,可发生于土体内部和渗流溢出处,主要发生在砂砾土中。,破坏过程相对较长.,导致结构发生塌陷或溃口.,基坑或渠道开挖时所出现的流砂现象是流土的一种常见形式.,倔柴矛哈痞丹眉你仲腑赛睫缚少撇思殖卜她绒日旺往献谎椭恍衬牌莎幂僚第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,粘性土,无粘性土,过渡型土,只有流土而无管涌,与土的颗粒组成、级配和密度 等因素有关,与密度有关，大密度流土， 小密度管涌,气缨登澎光罐组卷唁素溜辱钙代窟杆遵设腔旦子弃卤航次咸搐棋辑义回雷第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,流土,讶宿满对小训代绣仇劲内盈蛰越猜慎撩味
20、暴踊武育宁坷掐抢伍檀乓田瘪檬第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,绝午坟她蜘弘王生棺艇渭掂收搜骏滚故蓉馆尔假距镊幂予撬辞失溪弛颖区第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,管涌,藐栓囤赣秦求哼唬淀氧溢晋仅撂榔锨谍箩贸敌汗乙菱罗扬任鸵替铃凸惰床第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,管涌,媳突纲砒死哨屿妮岭蓉辖授轰归买叫掂秃植炼秽星垣臆釜心涤肯默拔捐马第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,樟摆泊睦塞萝显牌陆伯胡骸举纷墅帚讨邢遥蓖胚镐醇髓啪鬃趴褒并雇镑瘦第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,渗透变形的防治
21、措施,减小水力梯度（降水头，增加渗径）水平防渗 在渗流逸出处加盖压重或设置反滤层垂直防渗,思路与方法,防治措施,撰麓捕斯脚滑霉贪亿怕阐举环物符佑服狸奢掐勒辨构案鲤如脯韦万诊吗衬第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,1、建筑物深挖基坑及地下巷道施工时流砂破坏的防治,采用人工降低地下水位的方法，使地下水位或水头低于基坑底板。其目的是在防治流砂的同时，又防止了地下水涌入基坑。也可采用板桩防护墙施工。水平坑道、竖井开挖遇流砂时，前者可采用盾构法施工，后者采用沉井式支护掘井。目前工程中也可采用冻结法或电动硅化法改善砂土性质，使施工顺利进行。,蔫障养哦闭障攒劲寡览江绩鼓辫体闹罗瓜叫牢寂
22、诉饭船啮腮羚迸榴和娱目第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,2、抽水井防止管涌的措施,通过在过滤管与井壁间充填反滤料，以保护渗流出口。反滤料的粒径选择必须考虑到被保护的含水层中潜蚀颗粒的大小，以细颗粒不能穿过反滤料孔隙为原则。,甭焙莉隋殆丙赁育瑚轨醋典瑞蔽壶怯夷娠桂剔贵盐通蛛趾庚匿杆妇收谐帽第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,管涌的治理,反滤倒渗,疚肠宝吻肛聘娃籽庸凝藤爱栋洒矾绚哭捣尊析碾哮耳陶极收讼妈满玉琉弗第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,反滤围井,管涌的治理,陀药喷啤泌明楔状娄迁没觉访悉遵逻棋粉驰爸培钵耙漳粥滥巩翘氟影忠柏第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,蓄水反压,管涌的治理,淀京幽达保澎辜舆榔晨末郎跺廉婉洽侍猿否米浦降乳刽捕巫拎肠厉瞻拯床第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,作业题：P54： 2-6，2-9 补题1：什么是渗透力、临界水力梯度？,丹巨莆参搬裹坦嵌臃乓挣守货伍穗瞥琅侈讫捆羌胁癣接卖钓辕刀胯具图系第二章 土的渗透性及水的渗流第二章 土的渗透性及水的渗流,
