aL h1 k ln At h2
结果整理:
aLdh dt kA h
t t2 t1 aL h1 ln kA h2
选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应的k，取平均值
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一.渗透试验简介 3. 室内试验方法
常水头试验 条件 已知 测定 算定 取值 适用
V k i
k: 反映土的透水性能的比例系数，称为渗透系数 物理意义：水力坡降i＝1时的渗流速度 单位：mm/s, cm/s, m/s, m/day
h1 h2 L
水力坡降：
i
h h1 h2 L L
第二章 土的渗透性及渗透稳定
§2-2 达西定律及其适用范围
注意：
V：假想渗流速度，土体试样全断面的平均渗流速度 Vs：实际平均渗流速度，孔隙断面的平均渗流速度 A
浸润线
渗流量
透水层
不透水层
渗透变形
第二章 土的渗透性及渗透稳定
板桩围护下的基坑渗流
板桩墙
渗水压力
渗流量
基坑
透水层 不透水层
渗透变形
第二章 土的渗透性及渗透稳定
水井渗流
Q
天然水面
透水层
渗流量
不透水层
第二章 土的渗透性及渗透稳定
渠道渗流
渗流量
渗流时地下水位
原地下水位
第二章 土的渗透性及渗透稳定
渗流滑坡
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一.渗透试验简介
理论依据: 流入量：dQ adh
§2-3 渗透系数及其确定方法
dh h dQ kiAdt k Adt 流出量： L
t时刻： Δh
Δt
连续性条件： dQ dQ
t t+ Δt
h Adt L t2 h2 aLdh dt kA h t1 h1 adh k
第二章 土的渗透性及渗透稳定 §2-1 土的毛细性
二、毛细压力
毛细压力：土粒接触面上存在毛 细水，由于土粒表面的润湿作用，使 毛细水形成弯面。在水和空气的分界 面上产生表面张力是沿弯液面切线方 向作用，它促使土粒互相靠拢，在土 粒接触面上产生压力，称为毛细压力
2πrTcosα+ucπr2 = 0 • 假定α= 0, 毛细压力
渗流滑坡
第二章 土的渗透性及渗透稳定
土的渗透性及渗透规律
渗流量 渗水压力 渗透变形 渗流滑坡
二维渗流及流网
渗透力与渗透变形
挡水建筑物 集水建筑物 引水结构物 基坑等地下施工 边坡渗流
土坡稳定分析
第二章 土的渗透性及渗透稳定
§2.1土的毛细性
毛细现象：土中的水在表面张力作用下沿细的孔 隙向上以及向其他地方移动的现象。
变水头试验法 井孔抽水试验 井孔注水试验
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一.渗透试验简介
§2-3 渗透系数及其确定方法
1. 室内试验方法1—常水头试验法
试验装置：如图 试验条件: Δh，A，L=const 量测变量: Q，t 结果整理
Q qt
q vA
V k i
k
h L 3 ( k 10 cm / s) 适用土类：透水性较大的砂性土 i
uc hc
对砂土强度的影响:毛细边 角水, 假凝聚力
第二章 土的渗透性及渗透稳定
§2-2 达西定律及其适用范围
一．Darcy定律 水在土中渗透的基本规律
二．Darcy定律的适用范围
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一. Darcy定律
§2-2 达西定律及其适用范围
Darcy 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。
Δh=const
§2-3 渗透系数及其确定方法
变水头试验
Δh变化 a，A，L Δh，t
k aL h1 ln At h 2
Δh，A，L
Q， t
k QL Aht
重复试验后，取均值 粗粒土
不同时段试验，取均值
粘性土
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一.渗透试验简介
渗流模型： 1、不考虑渗流路径的迂回曲折，只分析它的主 要流向； 2、不考虑土体中颗粒的影响，认为孔隙和土粒 所占的空间之和均为渗流所充满。
滑 坡
溃 坝
管 涌
防渗墙
防渗墙 防渗墙射水法施工
管涌的治理
蓄水反压
反滤围井
反滤倒渗
第二章 土的渗透性及渗透稳定
土石坝坝基坝身渗流
防渗斜墙及铺盖
土石坝
QL Aht
第二章 土的渗透性及渗透稳定 一.渗透试验简介
§2-3 渗透系数及其确定方法
常水头法仅适用于：透水性较大的砂性土
透水性较小的粘性土 2.室内试验方法2—变水头试验法
(k 103 cm / s)
试验装置：如图 试验条件: Δh变化，A，L=const 量测变量: Δh ，t
Av n A
A > Av Av Q＝VA ＝ VsAv
v v vs n
第二章 土的渗透性及渗透稳定 二. 达西定律适用条件
可以用粒径来描述Darcy定律的范围
§2-2 达西定律及其适用范围
层流（线性流） ——大部分砂土，粉土；疏松的粘土及砂性较 重的粘性土
v vcr o
v kim (m 1)
第二章 土的渗透性及渗透稳定
碎散性
多孔介质
三相体系 能量差
孔隙流体流动
水在土体孔隙中流动的现象 土体被水透过的性能 渗透特性 强度特性 变形特性
渗流 渗透性
第二章 土的渗透性及渗透稳定
土的渗透性研究主要包括以下三个方面


ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
渗漏 (渗流量问题) 因渗透而引起的水量损失，影响闸坝蓄水等经济效益。 如：坝、围堰、水库、集水建筑物等。 渗透稳定(渗透变形问题): 土的稳定性受到渗流破坏，土体颗粒流失，关系工程成 败。如：水工建筑物地基、挡水建筑物等。 渗流控制问题： 当渗流量或渗透变形不满足设计要求时，要研究如何采 取工程措施进行渗流控制。
毛细水：细微孔隙中的水
一、土层中的毛细水带
——土层中由于毛细现象所润湿的范围
第二章 土的渗透性及渗透稳定
§2-1 土的毛细性
1.正常毛细水带（毛细饱和带）
位于毛细水带的下部，与地下潜 水连通。随地下水位的升降而做 相应的移动
2.毛细网状水带
位于毛细水带的中部
3.毛细悬挂水
位于毛细水带的上部
土中毛细现象
i
两种特例 上限：粗粒土 v>vcr
①砾石类土中的渗流不符合达西定律 ②砂土中渗透速度 vcr=0.3-0.5cm/s
v
下限：粘性土
致密的粘土 i>i0, v=k(i - i0 )
o i0
i
第二章 土的渗透性及渗透稳定
§2-3渗透系数及其确定方法
一.渗透试验简介
常水头试验法
室内试验测定方法 野外试验测定方法