土的透水性![]() ![]() 土的透水性
土的透水性就是指水在土孔隙中滲透流動的性能。水在土體孔隙中流動的現象稱為滲流。土的滲透問題包括:滲透流量問題,滲透變形(或滲透破壞)問題,滲流控制問題等。 一、土的滲透規律 在層流狀態下,土中水的滲流速度與能量損失之間服從線性滲流規律——即Darcy定律(1856)。該定律認為,滲出水量Q與圓筒過水斷面積A和水力梯度I成正比,且與土的透水性質有關,其表達式為:
式中:v--滲透速度(cm/s);k--滲透系數(cm/s)。 滲透系數是反映土的透水性能的比例系數,是水力梯度為1時的滲透速度,其量綱與滲透速度相同。其物理含義是單位面積單位水力梯度單位時間內透過的水量。 不同類型的土,其滲透系數不同,可查閱 土的滲透系數參考值表(表2-5)。 1.砂土、粉土的滲透規律 基本屬于層流,故其滲透規律服從達西定律(見圖2-4a)。 2.純礫以上很粗的土的滲透規律 水力梯度較大時,水在這類土中的流態已不再是層流,而是紊流。這時達西定律不適用,滲透速度與水力梯度之間的關系不再保持直線而變為次線性的曲線(見圖2-4b)。 3.粘性土的滲透規律 目前對飽和均質粘性土中水的滲透規律有著不同的認識。如圖2-4c所示的滲透規律曲線可大致反映粘性土的滲透規律。
a-砂、粉土; b-純礫以上很粗的土; c-粘性土 圖2-4 土的滲透曲線 二、滲透力 流經土體的水流會對土顆粒和土體施加作用力每單位土體內土顆粒所受的滲流作用力稱為滲透力,用j表示。 滲透力是一種體積力,單位為kN/m3,其大小和水力坡降成正比,方向與滲流方向一致。 滲透力方向與重力方向一致時,滲透力對土骨架起滲流壓密作用,對穩定有利;滲透力方向與重力方向相反時,滲透力對土骨架起浮托作用,對穩定不利。 當向上的滲流力克服了重力,土體就要發生浮起,俗稱流土。此時的水力坡降就稱為臨界水力坡降,用icr表示,根據土骨架的靜力平衡條件可推得: 土的臨界水力坡降取決于土的物理性質指標——浮重度γ′,由此可得
四、滲透變形 土工建筑物及地基由于滲流作用而出現的變形或破壞稱為滲透變形或滲透破壞。 滲透變形的基本型式為流土和管涌。 1、流土(Flowing soil) 指在向上的滲透水流作用下,表層土局部范圍內的土體或顆粒同時發生懸浮、移動的現象。 判斷流土的可能性 2、管涌 (Piping) 指在滲透水流的作用下,土中的顆粒被水流逐漸帶走,最終導致土體內形成貫通的滲流管道,造成土體坍塌的現象。 一般粘性土只會發生流土,而不會發生管涌,屬于非管涌土。 無粘性土中粗顆粒構成的孔隙直徑大于細顆粒的直徑時,才可能讓細顆粒在其中移動,這是發生管涌的必要條件
表2-6 發生管涌的條件
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