1、第 2章 土的渗透性与土中渗流2.1 土中渗流的工程意义2.2 渗流理论2.3 渗透力与渗透变形2.4 渗流工程问题与处理措施2.1 土中渗流的工程意义浸润线流线 等势线下游上游土坝蓄水后水透过坝身流向下游H隧道开挖时，地下水向隧道内流动 在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为 渗流 2. 2 渗流理论 一、 达西定律 1856年法国学者Darcy对 砂土 的渗透性进行研究结论： 水在土中单位时间的渗流量与圆筒断面积 A及水头损失 h成正比，与断面距离 L成反比渗透试验 播放q=kAh /L达西定律i为水力梯度v=q/A=kh /L =ki 二、达西定律适用范围与起始水力梯度 达西定律讨论：
2、砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系 密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发生渗透 ;同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系 ib起始水力梯度虚直线简化达西定律适用于层流，不适用于紊流v=kiivO 砂土0 iv密实粘土2. 3 渗透力与渗透变形 一、渗透力和临界水力梯度1.渗透力 渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力h2h1h21L沿水流方向放置两个测压管，测压管水面高差 h水流流经这段土体，受到土颗粒的阻力，阻力引起的水头损失为 h土粒对水流的阻力应为 土样面积根据牛顿第三定律，试样的总渗流力 J和土粒对水流的阻力F大小相等，方向相反 渗流作用于单位土体的力说明： 渗透力
3、 j是渗流对 单位土体 的作用力，是一种体积力，其大小与水力梯度成正比，作用方向与渗流方向一致，单位为 kN/m3 渗透力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种变化对土体稳定性有显著的影响abc渗透力方向与重力一致，促使土体压密、强度提高，有利于土体稳定渗流方向近乎水平，使土粒产生向下游移动的趋势，对稳定不利渗流力与重力方向相反，当渗透力大于土体的有效重度，土粒将被水流冲出2.临界水力梯度 icr 使土体开始发生渗透变形的水力梯度GJ 当土颗粒的重力与渗透力相等时，土颗粒不受任何力作用，好像处于悬浮状态，这时的水力梯度即为临界水力梯度或在工程计算中，将土的临界水力梯度除以某一安全系数 K(2
4、3)，作为允许水力梯度 i。 设计时，为保证建筑物的安全，将渗流逸出处的水力梯度控制在允许梯度 i内 二、渗透变形渗透水流将土体的细颗粒冲走、带走或局部土体产生移动，导致土体变形 渗透变形问题（流土，管涌） 1.流土 在渗流作用下，局部土体表面隆起，或某一范围内土 粒群同时发生移动的现象 流土发生于地基或土坝下游 渗流出逸处，不发生于土体内部 。开挖基坑或渠道时常遇到的流砂现象，属于流土破坏。细砂、粉砂、淤泥等较易发生流土破坏 2.管涌 在渗流作用下，无粘性土中的细小颗粒通过较大颗粒的孔隙，发生移动并被带出的现象 土体在渗透水流作用下，细小颗粒被带出，孔隙逐渐增大，形成能穿越地基的细管状渗流通道，掏空地基或坝体，使其变形或失稳。管涌既 可以发生在土体内部，也可以发生在渗流出口处 ，发展一般有个时间过程，是一种 渐进性 的破坏 3.流土与管涌的区别1）流土发生时水力梯度 i大于临界水力梯度 icr ，而管涌可以发生在 i10）的无黏性土中，且土中粗颗粒所构成的孔隙直径必须大于细颗粒的直径。
