土的渗透性和渗流问题

土力学。适用条件:层流（线性流动令岩土工程中的绝大多数渗流问题，包括砂土或一般黏土，均属层流范围令在粗粒土孔隙中，水流形态可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数进行判断。

土的渗透性和渗流问题

• 概述
  • 土是一种碎散的多孔介质，其孔隙在空间互相连通。当饱和土中的两点存在能量差时，水就在土的孔隙中从能量高的点向能量低的点流动
    • 水在土体孔隙中流动的现象称为渗流 土具有被水等液体透过的性质称为土的渗透性
• 土的渗透性和渗透规律
  • • 位置水头:到基准面的竖直距离,
    • 代表单位重量的液体从基准面算起所具有的位置势能
    • 压力水头:水压力所能引起的自由水面的升高，表示单位重量液体所具有的压力势能
    • 测管水头:测管水面到基准面的垂直距离，等于位置水头和压力水头之和，表示单位重量液体的总势能在静止液体中各点的测管水头相等
  • 水力坡降
  • 达西渗透实验
    • 达西定律:在层流状态的渗流中，渗透速度v与水力坡降i的一次方成正比，并与土的性质有关 渗透系数k:反映土的透水性能的比例系数，其物理意义为水力坡降i=1时的渗流速度，单位: cm/s, m/s, m/day渗透速度v:土体试样全断面的平均渗流速度，也称假想渗流速度
      • 适用条件:层流（线性流动 令岩土工程中的绝大多数渗 流问题，包括砂土或一般黏土，均属层流范围令在粗粒土孔隙中，水流形 态可能会随流速增大呈紊流状态，渗流不再服从达西定律。可用雷诺数进行判断:
  • 室内试验方法
    • 常水头试验
    • 变水头试验
  • 野外试验
    • 井孔抽水
    • 井孔注水
  • 土的性质
    • 粒径大小及级配
      • 是土中孔隙直径大小的主要影响因素 因由粗颗粒形成的大孔隙可被细颗粒充填，故土体孔隙的大小一般由细颗粒所控制。因此,土的渗透系数常用有效粒径d0来表示，如哈臣公式:
    • 孔隙比
      • 是单位土体中孔隙体积的直接度量 对于砂性土，常建立孔隙比e与渗透系数k之间的关系，如:
    • 矿物成分
      • 对粘性土，影响颗粒的表面力不同粘土矿物之间渗透系数相差极大，其渗透性大小的次序为高岭石>伊利石>蒙特石; 当粘土中含有可交换的钠离子越多时，其渗透性将越低 塑性指数I综合反映土的颗粒大小和矿物成份，常是渗透系数的参数
    • 结构
      • 影响孔隙系统的构成和方向性,对粘性土影响更大 在宏观构造上，天然沉积层状粘性土层，扁平状粘土颗粒常呈水平排列，常使得k水平>k垂直在微观结构上，当孔隙比相同时，凝聚结构将比分散结构具有更大的透水性
  • 水的性质
    • 水的动力黏滞系数: 温度个，水黏滞性↓，k个饱和度（含气量):封闭气泡对k影响很大，可减少有效渗透面积，还可以堵塞孔隙的通道