土力学第三章土的渗透性.pptx

土的渗透性的概念土的渗透性的概念水的渗透水的渗透：指水在水力坡降的作用下，流过土中连通孔隙的现象。土的渗透性土的渗透性：指土体具有让水透过的性能。水力坡降水力坡降：指土体两端的水头与要流过的土体厚度之比。水要在土体中发生流动，必须达到一定的水力坡降。砂土的达西定律砂土的达西定律砂土的达西定律砂土的达西定律：当水流处于层流状态时，砂土的渗透速度与水力坡降成正比。砂土的渗透性砂土的渗透性：砂土颗粒较粗，颗粒之间不存在连接力，只要存在水力坡降，水在砂土中就会发生流动。渗透系数渗透系数：指水力坡降等于1时的渗透速度。反映土体渗透性的大小。粘性土的达西定律粘性土的达西定律粘性土的达西定律粘性土的达西定律：当水流处于层流状态时，粘性土的渗透速度与水力坡降成正比。起始水力坡降起始水力坡降ib：由于粘性土的颗粒之间存在连接力所致。粘性土的渗透性粘性土的渗透性：相同水力坡降条件下，水在砂土中可以流动，而在粘性土中只有水力坡降大于起始水力坡降时才流动渗透系数的测定渗透系数的测定试验方法：试验方法：常水头试验、变水头试验常水头试验常水头试验：在试验过程中水头始终保持不变，适用于粗粒土。测定在一定时间内流出的水量计算渗透系数。变水头试验变水头试验：在试验过程中水头不断变化，适用于细粒土。测定水头下降一定高度所需要的时间计算渗透系数。渗透试验简图渗透试验简图常水头试验常水头试验：试验过程中，h保持不变变水头试验变水头试验：试验过程中，h随时间变化（下降）土的透水性划分土的透水性划分根据渗透系数的大小，土的透水性划分为三类：强透水性土强透水性土：k10-2cm/s 中等透水性土中等透水性土：k=10-3cm/s10-5cm/s 弱透水性土弱透水性土：k ky说明说明：1）如果成层土的厚度大致相同，而渗透系数又相差比较大的情况下，水平方向的渗透系数取决于透水性最大一层的渗透系数；2）垂直方向的渗透系数则取决于最不透水一层的渗透系数。有效应力和孔隙水压力有效应力和孔隙水压力外荷载分担外荷载分担：外加荷载作用在土体上，一部分由土颗粒承担，一部分由孔隙水承担，一部分由孔隙气体承担。对于饱和土，外加荷载只由土颗粒和水承担。总应力总应力：指外荷载作用在土体上的总的应力。有效应力有效应力：指土体中的土颗粒所承担的外荷载部分所产生的应力。孔隙水压力孔隙水压力：指土体中的水所承担的外荷载部分所产生的应力。总应力、有效应力和孔隙水压力之间存在关系。有效应力原理有效应力原理有效应力原理有效应力原理：指土体在外荷载作用下，孔隙水压力和有效应力之和始终等于总应力。孔隙水压力增加，必然引起有效应力减小；孔隙水压力减小，必然引起有效应力增大，增加的量和减小的量相等。计算简图计算简图分析a-a、b-b水平面上的总应力、孔隙水应力和有效应力渗流方向渗流方向：1）不发生渗流 h=0 2）从上往下 h0静水条件下静水条件下的有效应力原理的有效应力原理 b-b平面上的应力平面上的应力：总应力为：=h1+sath2 孔隙水应力为：u=h1+h2 则有效应力为：=-u=sath2-h2=h2讨论讨论：1）有效应力与土深成正比，而与水深无关，它是土柱的有效重量（因为水下的土粒受到水的浮力作用，其重量按浮容重计算），成三角形分布；2）孔隙水应力与水深成正比，也成三角形分布。稳定渗流条件下稳定渗流条件下的有效应力原理的有效应力原理-1-1渗流从上到下渗流从上到下：在在a-a平面上平面上：孔隙水应力u=h1 有效应力=0 则总应力=+u=h1在在b-bb-b平面上平面上：总应力=h1+sath2 孔隙水应力u=h1+h2-h 则有效应力=-u=h2+h与静水条件下与静水条件下比较比较：总应力不变=h1+sath2，孔隙水应力减小h，而有效应力增加h。稳定渗流条件下稳定渗流条件下的有效应力原理的有效应力原理-2-2渗流从下到渗流从下到上上：在在a-a平面上平面上：孔隙水应力u=h1 有效应力=0 则总应力=+u=h1在在b-b平面上平面上：总应力=h1+sath2 孔隙水应力u=h1+h2+h 则有效应力=-u=h2-h与与静静水条件水条件比较比较：总应力不变=h1+sath2，孔隙水应力增加h，有效应力等量减小h。渗流作用下的有效应力原理渗流作用下的有效应力原理静水条件下的有效应力静水条件下的有效应力：等于土体的浮容重乘以水头高度。稳定渗流条件下的有效应力稳定渗流条件下的有效应力：渗流从上到下渗流从上到下：有效应力等于土体的浮容重乘以水头高度再加上 水的容重乘以水头高度。渗流从下到上渗流从下到上：有效应力等于土体的浮容重乘以水头高度再减去 水的容重乘以水头高度。渗透力渗透力渗透渗透力力J：指渗透水流对土颗粒的作用力。方向方向：与渗透水流的运动方向一致。单位体积渗透力单位体积渗透力j：指总渗透力与试样体积之比。方向方向：与总渗透力的方向一致。单位单位体积体积渗透力渗透力-1-1土粒土粒对水流的对水流的阻力阻力：水要流过试样，必须克服整个试样内土粒对水流的阻力所引起的水头损失h，这时土粒对水流阻力为：F=hA单位单位体积体积渗透力渗透力-2-2总总渗透渗透力力：由于土中水的渗透速度很小，流动水体的惯性力可以不计，根据平衡条件，渗流作用于试样的总渗透力J就等于试样中土粒对水流的阻力F，只是方向相反，即：J=F=hA单位单位体积体积渗透力渗透力：作用在单位土体上的渗透力j为：单位：KN/m3说明说明单位体积渗透力与水力坡降的一次方成正比；单位体积渗透力是一个体积力；渗透力的方向与渗流方向一致；渗透力的作用点在土体的重心处。当渗流方向与土体的重力方向相反时，渗流的运动对土体的稳定有影响。渗透变形渗透变形渗透变形渗透变形：指渗透水流导致土体发生变形或破坏的现象。渗透变形的形式渗透变形的形式：流土、管涌流土流土：指粘性土或非粘性土在渗透水流作用下，土中某一部分 土体同时发生移动的现象，发生于渗流出逸处。管涌管涌：非粘性土在渗透水流作用下，土中细小颗粒沿着粗大颗 粒间的孔 隙被带出到土体外面的现象，发生于土体内 部或渗流出逸处。土土体体的临界状态的临界状态-1-1土体的临界状态土体的临界状态：指土体即将发生渗透变形时的状态。渗流从下往上渗透渗透力与浮容重的力与浮容重的关系关系：总渗透力为：J=hA=AiL，方向向上 试样浮重为：W=AL 方向向下 如果提高贮水器，使总渗透力与试样的浮重相等 则：J=W AiL=AL =i =/i 表明：渗透力就等于浮容重 j=i土体的临界状态土体的临界状态-2-2土体中的有效应力土体中的有效应力：当土体处于临界状态时，渗流方向从下往上，这时，渗透力等于土样的浮容重，土体中的有效应力为：=h2-h =h2-h/i=h2-h/i=h2-h2=0 说明说明：有效应力为0，表明土颗粒间不存在接触应力，在渗流作用下，试样处于即将被浮动的临界状态。所以，土体的渗透变形取决于土的浮容重与向上的渗透力的大小。临界水力坡降临界水力坡降临界水力坡降临界水力坡降：指土体即将发生渗透变形时的水力坡降。这时，向上的渗透力等于土体的浮重量，土体中的有效应力为0。流土的临界水力坡降流土的临界水力坡降：管涌的临界水力坡降管涌的临界水力坡降：目前计算还不完善允许水力坡降允许水力坡降为保证土体的安全稳定，应考虑一定的安全系数。允许水力坡降允许水力坡降：指临界水力坡降除以一个大于1的安全系数。一般，安全系数Fs=2.0-3.0土体是否发生渗透变形，就是将实测水力坡降i实与允许水力坡降i进行比较。渗透变形的判断渗透变形的判断将实测水力坡降i实与允许水力坡降i进行比较：i实i，土体发生渗透变形；i实=i，土体处于临界状态；i实i，土体处于稳定状态。要保证土体不发生渗透变形，要求实测水力坡降小于允许水力坡降。常用公文参考模版常用公文参考模版通知【指示性通知】关于关于XXXXXXXXXXXX（拟采取措施）的通知（拟采取措施）的通知XXXX（主送单位）：根据XXXXXX（依据），为了XXXXXX（目的主旨），经研究，决定XXXXXX（拟采取的措施）。现将有关事项通知如下：一、XXXXXX 二、XXXXXX （通知的具体内容）XXXXXX（提出希望和要求）（印章）XXXX年X月X日【周知性通知】关于成立关于成立XXXXXXXX（机构）的通知（机构）的通知XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），决定成立XXXXXX（机构），负责XXXXXX工作。现将有关事项通知如下：一、XXXX（机构）的人员组成 XXXXXX。、XXXX（机构）的主要职责 XXXXXX。XXXX（机构）下设办公室，负责XXXXXX工作 XXXXXX（其他需要说明的事项）XXXX年X月X日常用公文参考模版通报【表彰通报表彰通报关于表彰关于表彰XXXXXX（集体或个人）的通报（集体或个人）的通报XXXX（主送单位）：XXXXXX（表彰奖励对象的先进事迹）。XXXXXX（产生的积极影响和表现出的精神）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），经XXXXXX研究，决定对XXX等予以通报表彰。希望XXXXXX（号召向先进学习，提出更高的工作要求和希望）。（公章）XXXX年X月X日【批评通报批评通报关于关于XXXXXXXXXXXX问题的通报问题的通报XXXX（主送单位）：XXXXXX（通报XXXX违规违纪的事实和做法）。经查，XXXXXX（调查结果）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），经研究，XXXXXX（对通报对象的结论和处理意见）。XXXXXX（警示教育和杜绝措施）。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版通报【情况通报情况通报关于关于XXXXXXXXXXXX情况的通报情况的通报XXXX（主送单位）：XXXX年X月X日，XXXX（单位）在XXXX（地点）发生XXXXXX事故（或事件）。XXXXXX（事故或事件的性质）。为XXXXXX（目的），进一步加强XXXXXX工作，防止此类事故（事件）的发生，现将XXXXXX事故（事件）情况通报如下：一、XXXXXX（事故或事件的原因分析）。二、XXXXXX（对有关单位和人员的处理情况）。三、XXXXXX（应吸取的教训和拟采取的措施等）。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版报告【工作报告工作报告】XXXXXXXX（单位）关于（单位）关于XXXXXXXXXX工作情况的报告工作情况的报告XXXX（主送单位）：根据XXXXXX要求（或XXX以来），我们XXXXXX（概述工作背景或基本情况），对XXXXXX工作进行了认真总结。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（工作基本情况）。二、XXXXXX（主要做法和成绩）。三、XXXXXX（存在的问题和拟采取的措施）。四、下一步工作安排和思路。特此报告。（公章）XXXX年X月X日【答复上级询问和交办事项的报告答复上级询问和交办事项的报告】关于关于XXXXXXXXXXXX有关情况的报告有关情况的报告XXXX（主送单位）：根据XXXXXX要求（或根据XXX批示精神，或根据传来的XXXXXX要求），我们对XXXXXX情况进行了认真研究（或我们对XXXXXX问题进行了调查核实）。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（事件的过程、原因等）二、XXXXXX（经调查核实的情况或处理的依据、结果等）。三、XXXXXX（下一步拟采取的措施）特此报告。（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版请示（签报）【请求批准的请示请求批准的请示XXXXXXXX（单位）关于（单位）关于XXXXXXXX（事由）的请示（事由）的请示XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），我单位拟XXXXXX（意图主旨）。现将有关情况和意见报告如下：一、XXXXXX（基本情况）。二、XXXXXX（请示事项的必要性、可行性及其意义）。三、XXXXXX（具体方案和请示事项）（联系人：XXX，电话）妥否，请批示。【请求解决问题的请示请求解决问题的请示XXXXXX（单位）关于请求协调解决（单位）关于请求协调解决XXXXXXXXXXXX问题的问题的请示请示XXXX（主送单位）：目前，我公司XXXXXX（遇到的问题或困难）。为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），现就XXXXXX（意图主旨）请示如下：一、XXXXXX（问题的由来）。二、XXXX（问题的不利影响）。三、XXXXXX（解决问题的积极意义）。四、XXXXXX（请示内容，即请求协调解决的问题及解决问题的有关建议）。妥否，请批示。常用公文参考模版批复关于关于XXXXXXXX有关问题的批复有关问题的批复XXXX（主送单位）：你公司关于XXXX的请示（文号）收悉。根据XXXXXX（依据），经研究，同意你们关于XXXXXX（主旨）。请你们在XXXXXX工作中切实加强领导，确保XXXXXX。（公章）XXXX年X月X日关于关于XXXXXXXXXXXX有关问题的批复有关问题的批复XXXX（主送单位）：你公司关于XXXX的请示（文号）收悉。鉴于XXXXXX，根据XXXXXX的有关规定（依据），现就XXXXXX（主旨）有关问题批复如下：一、原则同意XXXXXX。二、XXXXXX（具体要求）。请你们XXXXXX（提出进一步做好此项工作的要求，以及从长远或整体上提出有关要求。）（公章）XXXX年X月X日常用公文参考模版会议纪要XXXXXXXXXXXX会议纪要会议纪要（XXXX年第XX期）XXXX年X月X日，XXX同志主持召开XXXXXX会议，XXX、XXX等同志（领导）参加了会议。XXX同志传达了XXXXXX精神，通报了XXXXXX有关工作情况，并作了重要讲话；会议听取了XXX关于XXXX工作情况汇报，讨论了XXXXXX，审议了XXXXXX等X项XXXXXX。会议认为，XXXXXX。会议强调，XXXXXX。会议指出，XXXXXX。会议经过审议，议定以下事项：XXXXXX（例如：会议根据XXXXXX，审议并原则通过了XXXXXX、XXXXXX等，并责成XXX根据与会同志提出的修改意见作进一步完善，按程序报批后下发；会议还根据XXXXXX要求，就解决XXXXXX等问题提出了意见）情况汇报写作技巧情况汇报写作技巧【工作汇报工作汇报】关于关于XXXXXXXXXX工作情况的报告工作情况的报告 根据XXXXXX要求（或XXX以来），我中心XXXXXX（概述工作背景或基本情况），对XXXXXX工作进行了认真总结。现将有关情况报告如下：一、XXXXXX（工作基本情况）。二、XXXXXX（主要做法和成绩）。三、XXXXXX（存在的问题和拟采取的措施）。四、下一步工作安排和思路。特此报告。【会议类情况汇报会议类情况汇报】关于关于XXXXXXXXXXXX会议情况的报告会议情况的报告 XX XX XX XX（交代会议背景包括会议目的、会议议题、参加人员情况、领导是否出席并讲话）。一、会议主要内容 （一）会议扼要介绍 （二）领导讲话和要求 （三）交流情况 （四）其它 二、下步工作建议和计划 特此报告。工作协调函写作技巧工作协调函写作技巧【征求意见函征求意见函】关于征求关于征求XXXXXXXXXX意见的函意见的函XXXX（主送单位）：为了XXXXXX（目的），根据XXXXXX（依据），我们拟XXXXXX（或我们研究制订了XXXXXX）。现就XXXXXX有关问题征求你们意见，请研究提出修改意见，于XXXX年X月X日函告XXXXXX。联系人：XXX，电话XXXX。特此致函，请予函复为盼。【答复意见函答复意见函】关于关于XXXXXXXXXXXX有关意见的复函有关意见的复函XXXX（主送单位）：你们关于征求XXXXXX意见的函（文号）收悉。经研究，现就有关意见函复如下：一、XXXXXX。二、XXXXXXXX。特此复函。