kA
aL l (2tt1)
nΔ1h Δ2h
k2
.3 aL l A(2t-t1)
gΔ1h Δ2h
▪结果整理:
(3-12b)
土力学东南大学土渗透性及渗流
选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应的k，取平均值
t t+ Δt
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
土力学东南大学土渗透性及渗流
v vcr o
v
o i0
v ki m (m 1) i
i
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
常水头试验法
室内试验测定方法
变水头试验法
野外试验测定方法
井孔抽水试验 井孔注水试验
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
土力学东南大学土渗透性及渗流
防渗墙
防渗墙射水法施工
土力学东南大学土渗透性及渗流
防渗墙
§3 土的渗透性及渗流 §3.2 土的渗透性 3.2.1 渗流基本概念
一、渗流中的水头 (伯努力定理1738)
板桩墙
基坑
透水层 不透水层
土力学东南大学土渗透性及渗流
A
B L
§3 土的渗透性及渗流 §3.2 土的渗透性 3.2.1 渗流基本概念
总水头－单位质量水体所具有的能量
p v2 hz
w 2g
z：位置水头 p/γw：压力水头 V2/(2g)：流速水头≈0
总水头： h z p w
A点总水头：
pA w
h1 zA
0
A
B L
基准面
B点总水头：
水力坡降： i h
L
h1
zA
pA
w
h z p 2
土B力学东南大B学土渗透性及渗流h1h2h
砂土的水力梯度 与渗透速度呈线 性关系，符合达 西渗透定律。
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性3.2.2层流渗透定律
适用条件
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
两种特例
粗粒土： 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 粘性土： 致密的粘土 i>i0, v=k(i - i0 )
防渗斜墙及铺盖
土石坝
浸润线
渗流量
透水层 渗透变形
不透水层 土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 概述 板桩围护下的基坑渗流
板桩墙
基坑
透水层 不透水层
渗水压力 渗流量 渗透变形 扬压力
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 概述 水井渗流
Q
天然水面
透水层 渗流量
不透水层
土力学东南大学土渗透性及渗流
断面平均流速 水力坡降
土力学东南大学土渗透性及渗流
v q A
i h L
vi
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性3.2.2层流渗透定律
达西定律 渗透定律
vi
vki
A
Av
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
1.室内渗透试验测定渗透系数
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
• 室内试验方法2—变水头试验法 ▪试验装置：如图 ▪试验条件: Δh变化，A，L=const ▪量测变量: Δh ，t
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性
3.2.3渗透试验及渗透系数
第三章 土的渗透性及渗流
土力学东南大学土渗透性及渗流
H
§3 土的渗透性及渗流
§3.1概述
上游
浸润线 下游
流线 等势线
土坝蓄水后水透 过坝身流向下游
隧道开挖时，地下 水向隧道内流动
在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象称为渗透 土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流
§3.1 概述
土是具有连续孔隙的介质。当土作为建筑物的地 基和直接用作建筑材料时，水就会在水位差的作 用下，从水位较高的一侧透过土的孔隙流向水位 较低的一侧。
§3 土的渗透性及渗流 概述 渠道渗流
渗流量
渗流时地下水位 原地下水位
土力学东南大学土渗透性及渗流§2 土的渗透性及渗流 概述 渗流滑坡
渗流滑坡
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 概述
渗透的定义及土的渗透性
水透过土体孔隙的现象成为渗透 土具有被水透过的性能称为土的渗透性 水在土体中的渗透，一方面会造成水量的
1.室内渗透试验测定渗透系数
• 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=Q/t q=kAi i=Δh/L
k QL AΔht
适用土类：透水性较大的土力砂学性东土南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性 3.2.3渗透试验及渗透系数
损失，影响工程效益；另一方面将引起土 体内部的应力状态的变化，从而改变水工 建筑物或地基的稳定条件，严重时还会酿 成破坏事故。 土的渗透性的强弱，对土体的固结、强度 以及工程施工都有非常重要的影响
土力学东南大学土渗透性及渗流
§3 土的渗透性及渗流 概述
渗透性研究主要有以下三方面:
渗流量问题 渗透破坏问题 渗流控制问题
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。
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
n Av A
A > Av
q＝VA ＝ V A 土s力学v东南大学土渗透性及渗流
v
vs
v n
§3 土的渗透性及渗流 §3.2土的渗透性3.2.2层流渗透定律 流速与水力梯度的关系－砂土
w
Δh
pB
w h2 zB
0
§3 土的渗透性及渗流 §3.2 土的渗透性
Darcy渗透定律 (1855)
由于土中孔隙一般非常微 小，水在土体中流动时的 粘滞阻力很大，流速缓慢 层流
即:相邻两个水分子运动 的轨迹互相平行而不混流
3.2.2 层流渗透定律
Δh↑，q↑ A↑，q↑ L↑， q↓
q A h L
1.室内渗透试验测定渗透系数
• 室内试验方法2—变水头试验法
▪理论依据:
t时刻： Δh Δt dh
流入量：dQr= - adh 流出量：dQc=kiAdt=k (Δh/L)Adt
连续性条件： dQr=dQc
-adh =k (Δh/L)Adt
t2 t1
d
tkaALΔ Δ12hhΔ dhh
dt aLdh kAh