西南交通大学：《土力学》第四章 土的渗透性及土的有效应力原理（毛坚强）

第四章土的渗透性及土的 有效应力原理

第四章 土的渗透性及土的 有效应力原理

饱和土的孔隙水压及有效应力 土中的孔隙水压和有效应力 OA ∑ P+uA ∑PA Aw=A O=O+1或O=-1

一、饱和土的孔隙水压及有效应力 1. 土中的孔隙水压和有效应力   ? P sv  A P uA = +  sv w sv w P A u A A  = +   = + u 或    = −u u A A w =

2.有效应力原理及其意义( Terzaghi,1923) O=0+1 或O=0-1 (2)土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。 o=yH+yat h u=y(H+h O=-1 h -()h=r'h

2. 有效应力原理及其意义  = + u 或    = −u （1） （2）土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。 H h    = + w sat H h w u H h = +  ( ) （Terzaghi，1923）    = −u ( ) sat w = − =    h h

土力学之父 Karl Von Terzaghi (1883~1963) 1925年,《土力学》 1943年,《理论土力学》

1925年，《土力学》 Karl Von Terzaghi (1883~1963) 土力学之父 1943年，《理论土力学》

二、土的渗透性及土体中的渗流 土中的渗流 水头:单位重量的水所具有的能量 水力梯度(坡降)/=4 2. Darcy定律法国工程师 Darcy,1856 层流状态下 1=k 渗透系数

二、土的渗透性及土体中的渗流 1. 土中的渗流 水头：单位重量的水所具有的能量。 水力梯度（坡降） h i L  = 2. Darcy定律 法国工程师Darcy，1856 v k i =  层流状态下 Q v A = 渗透系数

总水头线 △h A B 水头:单位重量的水所具有的能量。总水头=势水头+压力水头十动水头 h=z+-+ h=z+ 2 水力梯度(坡降)i= hA-h△h L

A h A z w A u  L B h h B w u  B z 水头：单位重量的水所具有的能量。 2 2 w u v h z  g = + + w u h z  = + 水力梯度（坡降） A B h h L h i L − = =  总水头线 总水头＝势水头＋压力水头＋动水头

2.渗透系数的影响因素及侧定方法 (1)影响因素 土颗粒的粒径、级配和矿物成分 孔隙比或孔隙率 土的结构和构造 土的饱和度 水的动力粘滞度 常水头 (2)测定方法 室内试验 变水头 渗透系数测定 压缩试验 现场试验抽水试验

2. 渗透系数的影响因素及侧定方法 （1）影响因素 • 土颗粒的粒径、级配和矿物成分 • 孔隙比或孔隙率 • 土的结构和构造 • 土的饱和度 • 水的动力粘滞度 （2）测定方法 渗透系数测定 室内试验 现场试验 常 水 头 压缩试验 抽水试验 变 水 头

加水 变水头管 量筒 常水头 变水头 OL aL △h k At△h A(1-0)△h1

T QL k At h =  0 T 1 0 1 ln ( ) aL h k A t t h  = −  常 水 头 变 水 头

抽水孔观测孔1观测孔2 地下水位 上游孔(坑) 下游孔(坑) 水位线 抽水试验 L k q In 2 △h

抽水试验 2 2 2 2 1 1 ln ( ) q r k  h h r = − nv L k h  = 

三、渗流作用下土体中的有效应力计算 1.静水压时的有效应力G=y 2.渗流向下时的有效应力′=(y+iy)z 3.渗流向上时的有效应力O′=( 4.渗透力与临界水力梯度

三、渗流作用下土体中的有效应力计算 1. 静水压时的有效应力     = z ( ) w 2. 渗流向下时的有效应力      = +i z 3. 渗流向上时的有效应力 ( ) w      = −i z 4. 渗透力与临界水力梯度 w i c w i    =