山东水利职业学院教案 (6).doc

山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 7.1 达西定律及适用范围 教学目的要求 了解土的渗透性概念，渗透速度与实际流速的关系，成层土的渗透系数；理解土的渗透规律，K的影响因素及其取值范围，渗透变形的判别方法及其防治措施；掌握达西定律的原理、表达式以及应用，渗透试验方法及适用条件。 教学重点及难点 重点达西定律的原理、表达式以及应用； 难点达西定律的原理、表达式以及应用。 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土的渗透性 第7章 7.1 达西定律及适用范围 7.1.1 渗流的概念 7.1.2 达西定律 7.1.3 达西定律的适用范围 7.1.4 渗透系数 1. 常水头试验法 2. 变水头试验法 3. 成层土的渗透系数 4. 影响渗透系数的原因 作业及思考题 1. 何为达西定律其表达式如何达西定律的适用条件是什么 2. 什么是土的渗透系数影响土的渗透系数的原因是什么 3. 对某原状土进行变水头试验，试样高4cm，截面积为30cm2,变水头管的内截面积为1cm2，试验开始总水头差为195cm,20min后降至185cm，水的温度为15℃。求该土样的渗透系数。 第7章 土的渗透性 7.1 达西定律及适用范围 7.1.1 渗流的概念 水的渗透水在重力作用下，通过土中的孔隙发生流动的现象。 土的渗透性 土允许水透过的性能。 水的渗透将引起的两个方面问题渗漏和渗透变形。 7.1.2 达西定律 1857年法国工程师达西（H.DARCY）对均质砂土进行了大量的试验研究，得出了层流条件下的渗透规律水在土中的渗透速度与试样两端面间的水头损失成正比，而与渗径长度成反比，即 7.1.3 达西定律的适用范围 对于给定的砂土，其渗透速度与水头损失成正比，而与渗径长度成反比。但是，对于粘性土不但存在起始水力坡降，而且当水力坡降超过起始水力坡降后，渗透速度与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系。另外，试验也表明，在粗颗粒土中（如砾石、卵石等），只有在小的水力坡降下，此类土的渗透规律才符合达西定律，而在较大的水力坡降下，水在土中的流动即进入紊流状态，渗透速度与水力坡降不符合线性关系。 7.1.4 渗透系数 渗透系数只能通过试验直接测定。试验可在试验室或现场进行，一般地说，现场试验比室内试验得到的结果要准确些。 试验室常用的方法有常水头法和变水头法。前者适用于粗粒土（砂质土），后者适用于细粒土（粘质土和粉质土）。 1. 长水头试验法 常水头法是在整个试验过程中，水头保持不变。 土的渗透系数为 2. 变水头试验法 变水头试验是在试验过程中，渗透水头随时间而变化的一种试验方法。 土的渗透系数为 3. 成层土的渗透系数 （1） 水平渗流时成层土的渗透系数为 ＝ （2） 垂直渗流时成层土的渗透系数为 z＝ 4. 影响渗透系数的原因 土粒大小和级配，土的孔隙比，水的动力黏滞系数，封闭气体含量。 山东水利职业学院教案首页 授 课 学 时 2 授课班级 课 题 名 称 7.2 土的渗透力和渗透变形 教学目的要求 理解渗透变形的判别方法及其防治措施；掌握渗透力的概念和计算，渗透变形的基本形式及产生条件。 教学重点及难点 重点渗透力的概念和计算，渗透变形的基本形式及产生条件； 难点渗透力的概念和计算。 教学程序设计 次序 内 容 计划时间 土的渗透性 第7章 7.2 土的渗透力和渗透变形 7.2.1 渗透力 7.2.2 渗透变形 7.2.3 渗透变形的判别 1. 用土的性质判定 2.用临界水力坡降判定 7.2.4 防止渗透变形的措施 作业及思考题 1． 什么是管涌、流土引起流土和管涌破坏的原因是什么 2． 渗透变形的防治都有哪些工程措施 3． 什么叫渗透力大小、方向如何确定 4. 已知水头差为15㎝，试样长度为30㎝，试求试样所受的渗透力是多少若已知试样的， ，试问该试样是否会发生流土现象 7.2 土的渗透力和渗透变形 7.2.2 渗透力 渗透力渗流作用在单位土体上的力。 渗透力的大小与水力坡降成正比，其作用方向与渗流（或流线）方向一致，是一种体积力。 7.2.3 渗透变形 渗透变形在渗流作用下，土体中的细颗粒被冲走或局部土体同时浮起而流失，导致土体变形破坏的现象。 渗透变形的基本形式可分为流土和管涌两种基本类型。 1. 流土 在向上渗流作用下，局部土体表面会隆起或颗粒群同时发生移动而流失，这种现象称为流土。它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处而不发生于土体内部。基坑或渠道开挖时所出现的流砂现象是流土的一种常见形式。流土常发生在颗粒级配均匀的细砂、粉砂和粉土等土层中，在饱和的低塑性粘性土中，当受到扰动时，也会发生流土。 2. 管涌 在渗流力的作用下，土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中被移去并被带出，在土体内形成贯通的渗流管道，这种现象称为管涌。管涌发生的部位可以在渗流逸出处，也可以在土体内部。 7.2.4 渗透变形的判别 1. 用土的性质判别 渗透变形的形成除与水力坡降有关外，还与土的性质有关。粘性土一般不发生管涌破坏，只在渗透坡降大时发生流土破坏。 无粘性土的渗透变形的形式与土的颗粒组成、级配和密度有关。此外，还与土的密度有关。 2. 用临界水力坡降判定 （1） 流土的临界水力坡降 流土一般发生在渗流的逸出处，因此，只要将渗流逸出处的水力坡降求出，就可判别流土的可能性 当，则土处于稳定状态；当，则土处于临界状态；，则土处于流土状态。 （2） 管涌的临界水力坡降 7.2.5 防止渗透变形的措施 根据渗透变形的机理，土体发生渗透破坏的原因渗流特征，土的类别及组成特性。 防止渗透变形的工程措施为延长渗径，将小下游溢出处水力坡降，降低渗透力；增强渗流溢出处土体抗渗能力。