地下水及一维渗透规律.

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1 地下水及一维渗透规律

2 一、概 述 强结合水 结合水 弱结合水 土中水 毛细水 上层滞水 自由水 重力水 潜水 承压水

3 渗透/渗透性 （Vadose） 土中的自由水或其他液体在土体孔隙 透过的现象称为渗透或渗流 土体被水或其他液体渗透的性质称为 渗透性

4 渗流的工程问题 ●渗流量计算与控制 井点降水 基坑涌水

5 ●渗透破坏及控制 堤坝管涌

6 二、地下水的埋藏条件 存在于存在于地面以下土和岩石的孔隙、裂 隙或溶洞中的水，称为地下水 。 地下水类型及埋藏条件示意图
1－上层滞水 2－潜水 3－承压水 地下水类型及埋藏条件示意图

7 三、土中一维渗透及规律 一维渗透（单向渗透） 当土中水在其孔隙中只沿一个方向发生渗流 时，称为一维渗透或单向渗透。
大多数情况下的一维渗透可看成是层流。

8 ※ 地下水的运动形式 ◆ 层流（渗透）（Vadose） 细小孔隙中、流速小、相邻两个水分子的 大孔或裂隙中、流速快、紊乱 运动轨迹相互平行
◆ 紊流（terbulence） 大孔或裂隙中、流速快、紊乱

9 （一）土中一维渗透定律 达西渗透试验装置

10 达西（Darcy）定律 1. 砂土 q——单位时间渗水量，cm3/s； i——水力梯度或水力坡降，i=(h1-h2)/L；
v——断面平均渗透速度，cm/s； k——土的渗透系数，相当于i=1时的渗透速度，cm/s； h1、h2——1、2 断面处的水头高度，cm ； L ——1、2断面间的流线距离，cm。

11 2. 粘性土 ib——粘性土的起始水力梯度

12 3. 巨粒土 i 较小时： i 较大时： 紊流状态，v ~ i 呈非线性关系

13 （二）土的渗透系数测定 渗透系数 k 在单位水头梯度 i 作用下，单位时间 内透过土中单位面积的水流量。 室内测定方法：常水头法 变水头法
现场测定方法：井孔抽水试验法 井孔注水试验法

14 室内常水头试验——适用于粗粒土 常水头试验示意图

15 kT——水温为T 时试样的渗透系数，cm/s；
t——试验观测的时段，s； Q——时段t内通过试样的渗水量，cm3； L——试样的高度即渗流长度，cm； A——试样的横截面积，cm2； △h——试样的水位差，cm。

16 2. 室内变水头试验 ——适用于细粒土 a——试验筒上储水管 内截面积，cm 变水头试验示意图

17 3. 现场井孔抽水试验 以不变的速率连续抽水，形成降水漏斗 假定：水流为水平流向 流向水井的渗流过水断面为同心圆柱面 井孔抽水试验示意图

18 当出水量和井中的动水位稳定一段时间后，读测得相关数据，可求出土层的平均渗透系数：
Q——试验井的抽水量，m3； q——单位时间渗水量，m3/s； r1、r2——两观测孔距试验井轴线的距离，m； h1、h2——两观测孔内的水位高度，m。

19 土的渗透系数参考范围 土的类别 渗透系数k（cm/s） 砾石、粗砂 a×10－1~ a×10－2 中砂 a×10－2~ a×10－3
细砂、粉砂 a×10－3~ a×10－4 粉土 a×10－4~ a×10－6 粉质粘土 a×10－6~ a×10－7 粘土 a×10－7~ a×10－10

20 4. 影响土的渗透性的因素 ◆土的粒度成分 ◆矿物成分：粉粘粒含量、有机质含量 ◆土的构造：层理、裂隙→渗透各向异性
◆土的饱和度：Sr↓ 渗透性↓ ◆土中气体：封闭气体 ◆土的温度：水温↑ 粘滞度↓ 渗透性↑（10℃）

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