第八章渗流 定义:流体在孔隙介质中的流动称 孔隙介质包括了多孔介质和裂隙介质,这类介质有 土壤、堆石和具有较多孔隙的岩层等。当流 孔隙介质是土壤或岩石时的渗流称为地下水流。 本章研究的是以地下水流为代表的渗流运动规律 及在工程中的应用
第八章 渗流 定义：流体在孔隙介质中的流动称为渗流。 孔隙介质包括了多孔介质和裂隙介质，这类介质有 土壤、堆石和具有较多孔隙的岩层等。当流体是水， 孔隙介质是土壤或岩石时的渗流称为地下水流。 本章研究的是以地下水流为代表的渗流运动规律 及在工程中的应用
第一节渗流的基本概念 土壤的渗流特性 土壤的渗流特性指影响渗流运动规律的土壤性,其中士壤的 透水性是重要的渗流特性,与土壤孔隙(表示了土壤结构的紧密程 度)的大小、多少、形状、分布等有关,也与土壤颗粒的粒径、形 状、均匀程度、排列方式等有关。 土壤的孔隙用孔隙率n表示。n指一定体积的土壤中,孔隙体积 V和土壤总体积V的比值,即 (1) n越大,土壤的透水能力越强
第一节 渗流的基本概念 一 土壤的渗流特性 土壤的渗流特性指影响渗流运动规律的土壤性质，其中土壤的 透水性是重要的渗流特性，与土壤孔隙（表示了土壤结构的紧密程 度）的大小、多少、形状、分布等有关，也与土壤颗粒的粒径、形 状、均匀程度、排列方式等有关。 土壤的孔隙用孔隙率 n 表示。n 指一定体积的土壤中，孔隙体积 Vh和土壤总体积 V 的比值，即 (1) n 越大，土壤的透水能力越强。 V V n h =
土壤颗粒的均匀程度用土壤的不均匀系数表示,即 do(2) do-土壤经过筛分后,占60%重暈的土粒所能通过的筛孔直径 d10-土壤经过筛分后,占10%重量的土粒所能通过的筛孔直径 n通常大于1,n越大,土壤颗粒越不均匀,土壤选 遽差 均匀颗粒组成的土壤,n=1,其透水能力强于不均匀士 实际土壤的孔隙形状和分布相当复杂,根据渗流特性将土壤分 类 ∫各向同性士壤土壤的渗流特性各个相同 各向异性土壤一土壤的渗流特性各个方向不同 格来说,天然土壤都是各向异性,在实际处理问题时,将渗 流地区眢处土壤的级配基本接近,各方向透水性能基本相同的士壤 作为各向同性土壤。本章只讨论各向同性均匀土壤的渗流问题
土壤颗粒的均匀程度用土壤的不均匀系数η表示，即 （2） d60—土壤经过筛分后，占60%重量的土粒所能通过的筛孔直径 d10—土壤经过筛分后，占10%重量的土粒所能通过的筛孔直径 η通常大于1，η越大，土壤颗粒越不均匀，土壤透水能力越差。 均匀颗粒组成的土壤，η=1，其透水能力强于不均匀土壤。 实际土壤的孔隙形状和分布相当复杂，根据渗流特性将土壤分 类： 严格来说，天然土壤都是各向异性，在实际处理问题时，将渗 流地区各处土壤的级配基本接近，各方向透水性能基本相同的土壤 作为各向同性土壤。本章只讨论各向同性均匀土壤的渗流问题。 10 60 d d = 各向异性土壤—土壤的渗流特性各个方向不同 各向同性土壤—土壤的渗流特性各个方向相同
二水在土壤中的存在形式 1.气态水一以蒸汽的状态存在于土壤孔隙中的 水 2.附着水一以极薄的分子层吸附在土壤颗粒周 围的水 3.薄膜水一以厚度在分子作用半径内的膜层包 围着的土壤颗粒的水 4.毛细水一毛细管作用保持在土壤毛细管中的 水 5.重力水一由于重力作用在土壤孔隙中运动的 水,在地下水中所占比例最大,是渗流运动研究 的主要对象
二 水在土壤中的存在形式 1． 气态水—以蒸汽的状态存在于土壤孔隙中的 水 2． 附着水—以极薄的分子层吸附在土壤颗粒周 围的水 3． 薄膜水—以厚度在分子作用半径内的膜层包 围着的土壤颗粒的水 4． 毛细水—毛细管作用保持在土壤毛细管中的 水 5． 重力水—由于重力作用在土壤孔隙中运动的 水，在地下水中所占比例最大，是渗流运动研究 的主要对象
渗流模壅 水在土壤孔隙中的运动是极不规则的复杂运动,要了解每个孔隙 内的流动状况相当困难。从工程角度看,只需了解宏观的平均效应 因此为了研究方便,采用简化的渗流模型取代实际的渗流运动 渗流模型:不考虑地下水的流动区域内土壤颗心的结构,设想水 作为连续介质连续地充满渗流区域的空间,从而将流 介质 流动,所有水力要素可看作随空间点是连续变化的,可以A 的基本性质来研究渗流运动。 以渗流模型取代实际渗流,满足下列条件: )通过渗流模型某一断面的渗流量等于实际渗流通过相应断面的 真实渗流量 ②渗流模型某一确定作用面上渗流压力与实际渗流在该作用面上 的真实压力相等 ③渗流模型的阻力与是渗流的阻力相等
三 渗流模型 水在土壤孔隙中的运动是极不规则的复杂运动，要了解每个孔隙 内的流动状况相当困难。从工程角度看，只需了解宏观的平均效应， 因此为了研究方便，采用简化的渗流模型取代实际的渗流运动。 渗流模型：不考虑地下水的流动区域内土壤颗粒的结构，设想水 作为连续介质连续地充满渗流区域的空间，从而将流动视为连续介质 流动，所有水力要素可看作随空间点是连续变化的，可以用连续函数 的基本性质来研究渗流运动。 以渗流模型取代实际渗流，满足下列条件： ① 通过渗流模型某一断面的渗流量等于实际渗流通过相应断面的 真实渗流量 ② 渗流模型某一确定作用面上渗流压力与实际渗流在该作用面上 的真实压力相等 ③ 渗流模型的阻力与是渗流的阻力相等