§2-2 达西定律及其适用范围
可以用粒径来描述Darcy定律的范围
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
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
下限：粘性土
致密的粘土 i>i0, v=k(i - i0 )
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
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
水井渗流
Q
天然水面
不透水层
透水层 渗流量
第二章 土的渗透性及渗透稳定
渠道渗流
原地下水位
渗流量
渗流时地下水位
第二章 土的渗透性及渗透稳定
渗流滑坡
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 二维渗流及流网
渗透力与渗透变形
渗流量 渗水压力 渗透变形 渗流滑坡
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
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 10 3cm / s)
试验装置：如图 试验条件: Δh变化，A，L=const 量测变量: Δh ，t
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
理论依据:
t时刻： Δh Δt dh
h2
LL
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
n Av 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
流入量：dQ adh 流出量：dQ kiAdt k h Adt L
连续性条件： dQ dQ
adh k h Adt
L
t2
h2 aLdh
dt
t1
h1 kAh
dt aLdh kAh
t

t2

t1

aL ln kA
h1 h2
k aL ln h1 At h2
v vcr o
v
o i0
v k im (m 1)
i
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
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
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
§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。
V ki
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 L
水力坡降const 量测变量: Q，t 结果整理
Q qt
q vA
V ki
k QL Aht
i h
L
适用土类：透水性较大的砂性土 (k 103cm / s)
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
Δh变化 a，A，L Δh，t k aL ln h1
At h2
不同时段试验，取均值
粗粒土
粘性土
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
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。
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
结果整理:
选择几组Δh1, Δh2, t ，计算相应的k，取平均值
t t+ Δt
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
3. 室内试验方法
条件 已知 测定 算定 取值 适用
常水头试验
Δh=const Δh，A，L
Q，t k QL
Aht
重复试验后，取均值
变水头试验
第二章 土的渗透性及渗透稳定
碎散性
多孔介质
三相体系
孔隙流体流动
能量差
水在土体孔隙中流动的现象
渗流
土体被水透过的性能
渗透性
渗透特性 强度特性 变形特性
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
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。
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。
2πrTcosα+ucπr2 = 0 • 假定α= 0, 毛细压力
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
滑 坡
溃 坝
管 涌
防渗墙
防渗墙射水法施工
防渗墙
管涌的治理
反滤围井
蓄水反压
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 不透水层
土石坝
浸润线
透水层
渗流量 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
基坑
透水层 不透水层
渗水压力 渗流量 渗透变形
第二章 土的渗透性及渗透稳定