答案 第3章土的滲透性及滲流

1、第3章參考答案參考答案一、一、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是，為了克服薄膜水的抗剪強(qiáng)度τ0(或者說(shuō)為了克服吸著水的粘滯阻力)，使之發(fā)生流動(dòng)所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說(shuō)，只要有水力坡度，薄膜水就會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，只是當(dāng)實(shí)際的水力坡度小于起始水力梯度時(shí)，薄膜水的滲透速度V非常小，只有憑借精密儀器才能觀測(cè)到。因此嚴(yán)格的講，起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時(shí)用以克服其抗剪強(qiáng)度τ0的水力梯度。2.【答】（1）土的粒度成分及

2、礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級(jí)配，影響土中孔隙大小及其形狀，因而影響土的滲透性。土顆粒越粗，越渾圓、越均勻時(shí)，滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時(shí)，其滲透系數(shù)就大大降低。（2）結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時(shí)，會(huì)阻塞土的孔隙，降低土的滲透性。（3）土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的，在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙，所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層，它在

3、水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。（4）水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān)，從而也影響到土的滲透性。3.【答】室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)滲透系數(shù)有較大差別，主要在于試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)條件等有關(guān)，即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān)，詳見(jiàn)上一題。4.【答】當(dāng)滲流場(chǎng)中水頭及流速等滲流要素不隨時(shí)間改變時(shí)，這種滲流稱為穩(wěn)定滲流，而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5.【答】在穩(wěn)定滲流場(chǎng)中，取一微單元體，并假定水體不可壓縮，則根據(jù)

4、水流連續(xù)原理，單位時(shí)間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等，即dqe=dq0。從而得到：0??????zvxvzx即為二維滲流連續(xù)方程，從中由數(shù)學(xué)知識(shí)，可知流線和等勢(shì)線正交。6.【答】在向上的滲流力作用下，粒間有效應(yīng)力為零時(shí)，顆粒群發(fā)生懸浮、移動(dòng)的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級(jí)配均勻的飽和細(xì)、粉砂和粉土層中，一般具有突發(fā)性、對(duì)工程危害大。在水流滲透作用下，土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動(dòng)，以至流失；隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大，滲

5、流速度不斷增加，較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走，最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道，造成土體塌陷，這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中，且顆粒大小差別大，往往缺少某種粒徑，其破壞有個(gè)時(shí)間發(fā)展過(guò)程，是一種漸進(jìn)性質(zhì)破壞。具體地再說(shuō)，管涌和流砂的區(qū)別是：（1）流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度，而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下；（2）流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處，而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處，也可在土體內(nèi)部；（3）流砂發(fā)生在水流方向向上

6、，而管涌沒(méi)有限制。7.【答】滲流引起的滲透破壞問(wèn)題主要有兩大類：一是由于滲流力的作用，使土體顆粒流失或局r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=8.5m。由達(dá)西定律的公式知，，可改寫為：drdhrkdrdhrkkAiq??1262?????)(12ln121212hhkrrqdhkrdrq??????積分后得到：帶入已知條件，得到：cms103.68ms1068.31530ln)85.8(1201.0ln)(12341212???

7、????????rrhhqk本題的要點(diǎn)在于對(duì)過(guò)水?dāng)嗝娴睦斫狻Ａ硗?，還有個(gè)別同學(xué)將ln當(dāng)作了lg。3.解：(1)設(shè)所求值為，砂樣Ⅰ和砂樣Ⅱ的高度分別為和。因各斷面的滲流速度相等，故h?1l2l有即2211ikik?221160lhklhk????cmlklklkh204014024016060122112??????????(2)砂與砂界面處的單位滲流量q為：scmAlhkAikvAq2020040202.031111????????4.

8、解：scmAhtQLk105.6603.85.7414.3206.7122?????????5.解：因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)的溫度為標(biāo)準(zhǔn)溫度，故不作溫度修正。????scmhhttAaLk104.1100145ln256073044.014.3ln522112???????????6.解：(1)a、e點(diǎn)位于水面，故b、d位于土層表面，其孔隙壓力分別為：0??eauukpahuabwb90910?????kpahuedwd90110?????C點(diǎn)位于板