渗流分析

　　1F411022 熟悉渗流分析

　　一、土坝渗流

　　渗流分析的内容包括确定浸润线的位置;确定渗流的主要参数——渗流流速与坡降;确定渗流量。进行渗流分析的方法较简单的有水力学法和流网法。

　　(一)水力学法

　　假定坝体内土质是均质的，各方向的渗透系数相同;渗流是层流，符合达西定律，任一铅直线上的流速和水头是常数。

　　(二)流网法

　　流网法是一种图解法，渗流场内由流线和等势线构成的网格称为流网，如图lF41l022所示。

　　二、闸基渗流

　　闸基渗流计算的目的，在于求解渗流区内的渗透压力、渗透坡降、渗透流速及渗流量。进行渗流分析的方法较简单的有流网法和阻力系数法。

　　三、渗透系数

　　渗透系数是反映土的渗流特性的一个综合指标。渗透系数的大小主要取决于土的颗粒形状、大小、不均匀系数及水温，一般采用经验法、室内测定法、野外测定法确定。渗透系数尼的计算公式如下：

　　Q--实测的流量(m3/s);

　　A--通过渗流的土样横断面面积(m2);

　　L--通过渗流的土样高度(m);

　　H--实测的水头损失(m)。

　　四、渗透变形

　　渗透变形又称为渗透破坏，是指在渗透水流的作用下，土体遭受变形或破坏的现象。

　　一般可分为管涌、流土、接触冲刷、接触管涌或接触流土等类型。破坏性的渗透变形能够导致水工建筑物的失事。

　　渗透变形

　　(1)管涌— 非黏性土 — 小颗粒穿过大颗粒

　　1)临界坡降

　　2)破坏坡降

　　管涌：允许坡降 = 临界坡降/K

　　(2)流土 — 非黏性土 — 颗粒群同时移动

　　— 黏性土 — 隆起、断裂、浮动

　　流土：允许坡降 = 破坏坡降/K’

　　(3)接触冲刷—两种颗粒土 —水流沿着交界面引起冲刷

　　(4)接触流土和接触管涌

　　— 两种介质(至少一中颗粒土) — 接触面

　　(5)防止渗透变形的工程措施

　　产生管涌和流土的条件主要取决于渗透坡降和土的颗粒组成。因此，设计中应当尽量降低渗透坡降，同时增加渗流出口处土体抵抗渗透变形的能力。具体工程措施为：

　　1.设置水平与垂直防渗体，增加渗径的长度，降低渗透坡降或截阻渗流。

　　2.设置排水沟或减压井，以降低下游渗流口处的渗透压力，并且有计划地排除渗水。

　　3.对有可能发生管涌的地段，应铺设反滤层，拦截可能被渗流带走的细小颗粒。

　　4.对有可能产生流土的地段，则应增加渗流出口处的盖重。盖重与保护层之间也应铺设反滤层。应当指出，渗透变形可以是单一形式出现，也可以是以多种形式出现于不同部位。

　　(六)反滤层和过渡层

　　反滤层的作用是滤土排水，防止在水工建筑物渗流出口处发生渗透变形。在土质防渗体与坝身或与坝基透水层相邻处以及渗流出口处，必须设置反滤层。对反滤层的要求是：

　　1.相邻两层间，颗粒较小的一层的土体颗粒不能穿过较粗的一层土体颗粒的孔隙;

　　2.各层内的土体颗粒不能发生移动，相对要稳定;

　　3.被保护土壤的颗粒不能够穿过反滤层;

　　4.反滤层不能够被淤塞而失效;

　　5.耐久、稳定，在使用期间不会随着时间的推移和环境的影响而发生性质的变化。

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