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四、判断改错题

1. 绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。 2. 达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。 3. 土的孔隙比愈大,其渗透系数也愈大。

4. 在流网图中,流线愈密集的地方,水力坡降愈小。 5. 发生流砂时,渗流力方向与重力方向相同。 6. 细粒土的渗透系数测定通常采用―常水头‖试验进行。 7. 绘制流网时,每个网格的长宽比没有要求。 8. 在流网中,任意两相邻流线间的渗流量相等。

9. 管涌发生在渗流溢出处,而流土发生的部位可以在渗流溢出处,也可以在土体内部。

五、计算题

1.如图3-1所示,在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样,从土样1顶面溢出。 (1) 已土样2底面c-c 为基准面,求该面的总水头和静水头;

(2) 已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%,求 b-b面的总水头和静水头;(3) 已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ,求单位时间内土样横截面单位面积的流量; (4) 求土样1的渗透系数。

图3-1 (单位:cm) 图3-3 (单位:cm)

2.如图3-2所示,在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m,其下为基岩(不透水)。为

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测定该沙土的渗透系数,打一钻孔到基岩顶面并以10m/s 的速率从孔中抽水。在距抽水

孔15m 和30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层,测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m 和2.5m ,试求该砂土的渗透系数。

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图3-2 (单位:m)

3. 某渗透装置如图3-3所示。砂Ⅰ的渗透系数

;砂样断面积A=200

,试问:

;砂Ⅱ的渗透系数

(1)若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面处安装一测压管,则测压管中水面将升至右端水面以上多高? (2)砂Ⅰ与砂Ⅱ界面处的单位渗流量q多大? 4. 定水头渗透试验中,已知渗透仪直径

,在60s时间内的渗水量

5.设做变水头渗透试验的粘土式样的截面积为为

,实验开始时的水位差为

,经过

,在

渗流直径上的水头损失

,求土的渗透系数。 ,厚度为

渗透仪细玻璃管的内径

,实验

观察的水位差为

室的水温为20℃,试求式样的渗透系数。

6. 图3-4为一板桩打入透土层后形成的流网。已知透水土层深

板桩打入土层表面以下

,渗透系数

,板桩前后水深如图3-4所示。试求:(1)

图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力;(2)地基的单位透水量。

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图3-4 板桩墙下的渗流图

7.如图3-5所示,在长为10cm,面积

的圆筒内装满砂土。经测定,粉砂的

筒下端与管相连,管内水位高出筒5cm(固定不变),流水自下而上通过试样后可

溢流出去。试求(1)渗流力的大小,判断是否会产生流砂现象;(2)临界水利梯度

值。

图3-5

第3章 参考答案

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一、简答题

1.【答】

起始水力梯度产生的原因是,为了克服薄膜水的抗剪强度τ0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力),使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说,只要有水力坡度,薄膜水就会发生运动,只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时,薄膜水的渗透速度V非常小,只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲,起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度τ0的水力梯度。 2. 【答】

(1)土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配,影响土中孔隙大小及其形状,因而影响土的渗透性。土颗粒越粗,越浑圆、越均匀时,渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时,其渗透系数就大大降低。(2)结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时,会阻塞土的孔隙,降低土的渗透性。 (3)土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的,在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙,所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层,它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。(4)水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关,从而也影响到土的渗透性。 3. 【答】

室内试验和现场试验渗透系数有较大差别,主要在于试验装置和试验条件等有关,即就是和渗透系数的影响因素有关,详见上一题。 4. 【答】

当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时,这种渗流称为稳定渗流,而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。 5. 【答】

在稳定渗流场中,取一微单元体,并假定水体不可压缩,则根据水流连续原理,单位时间内流入和流出微元体的水量应相等,即dqe=dq0。从而得到:

即为二维渗流连续方程,从中由数学知识,可知流线和等势线正交。 6. 【答】

在向上的渗流力作用下,粒间有效应力为零时,颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中,一般具有突发性、对工程危害大。

在水流渗透作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动,以至流失;随着土的孔隙不断扩大,渗流速度不断增加,较粗的颗粒也相继被水逐渐带走,最终导致土体内形成贯通的渗流管道,造成土体塌陷,这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中,且颗粒大小差别大,往往缺少某种粒径,其破坏有个时间发展过程,是一种渐进性质破坏。

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