武汉工程大学（原武汉化工学院）：《岩体力学 Rock mass mechanics》课程资源（PPT教学课件）第二章 土的渗透性和渗流问题

第一章土的渗透性和渗流问题 渗透力和临界水力坡度渗透变形 ■(一)渗透力 渗 △h 土粒 流 图1-1渗流破坏示意 图1-2渗流力概念

第一章 土的渗透性和渗流问题 ◼ 一 渗透力和临界水力坡度渗透变形 ◼ （一） 渗透力 hw Lw h h2 0 0 h1 土粒 渗 流 j 图1-1 渗流破坏示意 图1-2渗流力概念

土体的受力分析 JIM ywhw ′whw W W ′h fftR R 水土整体 土骨架 水体 图1-3渗流时两种隔离体取法

土体的受力分析 = + W W′ J J′ WW 水土整体 土骨架 水体 R R γwhw γwhw γwh1 γwh1 图1-3渗流时两种隔离体取法

把土骨架和水分开来取隔离众 土柱内土骨架上作用的力: 土粒有效重量W=yL 总渗透力J=jL 下部支反力R 土柱内土孔隙水隔离体上作用的力: L长水柱重量Ww=Lyw 水柱上下两端面的边界水压力,ywHw 和γwH1

把土骨架和水分开来取隔离体 土柱内土骨架 上作用的力： 土粒有效重量W′= γ ′L 总渗透力J=jL 下部支反力 R 土柱内土孔隙水隔离体上作用的力： L长水柱重量Ww=L γw 水柱上下两端面的边界水压力， γwHw 和γwH1

把土骨架和水分开来取隔离众 土柱内土粒对水流的总阻力 J=jL= 根据水体隔离体的平衡条件: ywHw+ Ww+ J=yWHI j=w∠h/L=wi=J J为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致

把土骨架和水分开来取隔离体 土柱内土粒对水流的总阻力 J′=j′L=J 根据 水体隔离体的平衡条件： γwHw+ Ww+ J′= γwH1 j′= γw⊿h／L= γwi=J J 为单位体积的渗透力,方向与渗流方向一致

(二)临界水力坡度 当向上的渗透力克服了向下的重力时,土体发 生浮起或受到破坏,即流土。此时土体处于流 土的临界状态时的水力坡度icr 显然: W-J=R=O YL-jL=0 cr=y/y

（二）临界水力坡度 当向上的渗透力克服了向下的重力时，土体发 生浮起或受到破坏，即流土。此时土体处于流 土的临界状态时的水力坡度icr. 显然： W′- J =R=0 ′L - jL=0 icr= ′／ γw

土的渗透变形(或渗透破坏) 土工建筑及地基由于■砂沸:(cu<10,地表出 渗流作用而出现的变形现小泉眼,冒气泡,颗 或破坏称为渗透变形或 粒发生浮动,跳跃。 渗透破坏,典型的渗透 破坏有两种 流土 流土的可能性判别: 典型的流土破坏 若r,土体处于稳定 当坝体建筑在双层地基状态;若picr,土体发 上时,在下游坝脚处出生流土破坏; 现土表面隆起,砂粒涌 若i=icr,土体处于临界 出,以致整块土体被 渗透水流抬起的现象。 状态

土的渗透变形(或渗透破坏) ◼ 土工建筑及地基由于 渗流作用而出现的变形 或破坏称为渗透变形或 渗透破坏，典型的渗透 破坏有两种 ◼ 流土 ◼ 典型的流土破坏： 当坝体建筑在双层地基 上时，在下游坝脚处出 现土表面隆起，砂粒涌 出，以致整块土 体被 渗透水流抬起的现象。 ◼ ◼ 砂沸：（cuicr,土体发 生流土破坏； ◼ 若i=icr,土体处于临界 状态；

图1-4流土动画

图1-4 流土动画

管涌 在渗透水流作用下,土中 的颗粒在粗颗粒形成的孔 隙中移动;最终在土体内 形成贯通的渗流管道 管涌的可能性判别: (1)几何条件: 土中粗颗粒所构成的孔隙 直径必须大于细颗粒的孔 隙直径 (2)水力条件: 级配连续icr=0.2-04 级配不连续icr=0.1-0.3 图1-5管涌动画

管 涌 在渗透水流作用下，土中 的颗粒在粗颗粒形成的孔 隙中移动；最终在土体内 形成贯通的渗流管道。 管涌的可能性判别： ◼ （1） 几何条件： ◼ 土中粗颗粒所构成的孔隙 直径必须大于细颗粒的孔 隙直径 ◼ （2）水力条件： ◼ 级配连续 icr=0.2--0.4 ◼ 级配不连续 icr=0 .1--0.3 图1-5管涌动画