高等土力学读书报告

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读土力学有感

读土力学有感

读书报告——读《岩体力学》[1]有感岩体力学是土木工程专业的专业基础课。

岩体力学是力学的一个分支学科,是一门十分年轻的学科,是与有关学科相互交叉的工程学科,其形成和发展要比土力学晚得多,需要应用土力学、固体力学、地质学、流体力学、数学等知识,并于这些学科相互渗透,是一门应用型基础学科。

其研究对象是岩石与岩体,主要研究一定地质环境中的岩石和岩体的强度、变形破坏、破碎等规律,合理利用岩体,避免不利因素,并制定岩体改造方案和技术措施。

并服务于各种岩体工程。

国际上往往把岩体力学称为岩石力学。

其研究对象是岩石与岩体。

1.发展概况第二次世界大战以后,土木工程建设规模不断扩大,高坝,深埋长隧道、大跨度高边墙地下建筑相继出现,对岩体力学理论和技术的需求日益迫切,岩体力学工作逐步发展起来。

1951年,在奥地利的萨尔茨堡组织了第一个地区性岩石力学协会。

1962年,在该协会倡议下成立了国际岩石力学学会,并于1966~1983年间召开了五次国际岩石力学讨论会,对岩体力学发展起了推动作用。

中国在1949年以后,在水利水电建设过程中形成自己的岩体力学勘测试验队伍,成立了中国科学院岩体土力学研究所、长江水利水电科学院岩基研究室等研究机构,促进了中国岩体力学的发展。

二十世纪70年代以来,在一些高等院校中建立了岩体力学教研室,开设了岩体力学课;在一些工程勘察设计院中建立了岩体力学试验研究队伍。

开始了对高坝坝基,大跨度高边墙地下洞室围岩稳定性,及高达300米以上的岩质边坡稳定性问题,以及对岩石流变、岩石断裂及岩体结构力学效应等理论开展了研究。

岩体力学的形成和发展,是与岩体工程建设的发展和岩体工程事故分不开的。

岩块物理力学性质的试验,地下洞室受天然水平应力作用的研究,可以追溯到19世纪的下半叶。

20世纪初,出现了岩块三轴试验,课题内容主要集中在地下工程的围岩压力和支护方面。

1920年,瑞士联合铁路公司采用水压洞室法,在阿尔卑斯山区的阿姆斯特格隧道中,进行原位岩体力学试验,首次证明岩体具有弹性变形性质。

冻土的力学性质读书报告

冻土的力学性质读书报告

冻土的力学性质读书报告通过对《高等土力学》的学习,我对土的力学性质有了更深刻的认识,也初步掌握了一些土的研究方法、模型建立等。

对于我这个新疆孩子,对冻土本身就有一定的了解,通过在校的课堂学习和课外阅读,使我对冻土的力学性质有了较为系统的认识。

我国具有广大的季节冻土和多年冻土区,在冻土地区进行工程建设,就必须深入研究冻土的力学特性,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。

广义的冻土力学可分为冻融作用和已冻土力学性质两方面,冻胀、融沉和冻融循环引起的土力学性质的变化属于冻融作用的范畴。

1.冻土在静载作用下的抗压强度1.1应力一应变关系及本构关系土体受到外力作用时内部就会产生应力和应变。

对冻土来说,因其中含有流变性极强的冰而使其应力一应变关系与外力作用时间或应变率密切有关。

1.根据等应变率压缩试验结果,Vialov(1962)提出了如下简单的幂函数形式应力一应变关系:mσ=(其中A、m为参数)(1)Aε然而近年来,大量研究表明冻土的本构关系并非服从(1)所描述的幂函数定律,相反,冻土的σ-ε关系十分复杂。

2.Zhu Yuanlin[1]等提出了冻土的热力学本构关系,根据大量试验将冻土的应力一应变关系分成9种基本类型,并分别给出了它们的应力一应变方程。

然后根据这9种类型σ-ε关系适用的土质、含水量、应变率及温度条件,编制了冻土σ-ε关系类型图。

研究者或工程技术人员只要知道需解决问题的土质含水量、应变率及温度资料,就可从该图中查出对应的σ-ε关系类型,并可从有关文献(Zhu Yuanlin et al,1991;朱元林等,1992)中查出其σ-ε关系方程。

3.蔡中民[2]等根据单轴压缩蠕变试验资料,提出了冻土的粘弹塑性本构方程及其材料参数的确定方法。

该模型能较好地描述冻土衰减和非衰减蠕变过程。

1.2单轴抗压强度在一定土质和含水量下,影响冻土单轴抗压强度的主要因素为温度和应变率。

试验表明(昊紫汪、李洪升等),在一定的温度范围内冻土单轴抗压强度随温度的变化可用线性方程描述:θσσB m +=0 (2)式中:0σ为θ=0℃时的抗压强度;θ为冻土温度;B 为试验系数。

土力学心得体会

土力学心得体会

土力学心得体会关于土力学心得体会20xx年9月中旬参加了全国高校教师网络培训中心组织的网络在线课程《土力学》的学习,主讲老师是我国著名的岩土工程专家清华大学教授李广信先生。

在研究生学习阶段时,所用教材就是李广信教授主编的《高等土力学》,深觉他的知识广博,思维严谨的治学态度。

在网络课程这样综合的平台上近一个月的学习,对《土力学》这门课有新的认识,也感受到了学科带头人李广信教授的授课魅力,现将本人学习李广信教授《土力学》课程的的几点体会分享一下。

在听课过程中印象最深刻的就是李广信教授对土力学岩土工程问题的哲学思考。

这种科学与哲学结合起来理解和学习的方式是之前没有接触过的,觉得很新颖,很立体。

他认为哲学源于岩土,岩土充满了哲学。

分析时他提出岩土是人类最早接触和最早使用的材料,旧、中、新石器时代的标志是人类使用岩土材料的水平;几大古文明(古希腊、古希伯来、古印度、两河文化、印第安人、古中国)关于人类起源的传说,不约而同地认为人是上帝(神)用土创造的。

而且还指出土层的厚度与文明、政治、文化、经济的发展成正比;人类耕耘营造,生生不息,建造了宏伟的楼堂殿宇、大坝长堤、千里运河、万里长城,创造了一个个璀璨夺目的古代和现代文明,岩土材料以其与人类间悠久而密切的历史渊源而出现在哲学命题中。

根据自身所学所感的总结,李广信教授归纳出:一方面岩土作为非连续性、多相性和古老的天然材料,形成其性质的复杂性和极大的不可预知性;另一方面岩土工程是充满了不确定性,因而充满了风险与挑战,也就包含丰富的哲学命题。

从哲学的高度认识岩土、学习岩土、进行岩土工程实践具有新时代的意义和实践价值。

哲学的核心是“求真”和“求知”,它的特点是思辨性、解释性和概括性。

大师在讲课的时候就像在谈人生,李广信教授用哲学观点来分析解释和阐明土力学原理,对土力学学科中复杂的本质特征和核心内容进行形象化的解说,极大的启发了我的思路,引导我从哲学角度思考土力学的科学问题,就像李老师授课时所讲,我们现在研究或看待问题时要整体宏观的把握问题,即是很难,但是为我们的学习和研究是非常有帮助的。

土力学学习心得

土力学学习心得

土力学学习心得土力学是一门研究岩土体的力学行为的学科,是力学、地质学和岩土工程的交叉学科。

在近几十年里,土力学一直是国内大学土木工程院系课程及高等工程教育的重要组成部分,也是建筑物地球工程及环境工程中不可缺少的一种学科知识。

在进行土力学学习时,首先要认真领会土的物理性质,了解它们的结构特性。

其次,要弄清楚土力学基本概念,掌握各种力学模型及数学关系,特别是土的多力学性和非线性特性模型的研究。

紧接着,要仔细研究不同条件下土体的力学变形动力学过程,它是一种连续的各种非线性缺陷的协同机构,具有抗力、抗变形、抗剪切、抗压缩能力等,以及来自土中本身和环境影响的表现特性,如弹性、韧性、可塑性等。

在土力学实验室中,学生既可以实际操作仪器,收集实验数据,开展各种实验研究,又可以模拟实际的土力学问题,进行用不同的条件,求解土力学方程,并使用计算机软件进行数值计算和模拟分析,以解决工程中出现的复杂土力学问题。

作为一名追求实践性教学的土木工程学生,我非常珍惜在国内一流高等院校里学习、实践土力学的机会。

在课堂上,老师总是用简洁明了的语言将难懂的土力学概念讲解得充分明白,以深刻的理论讲解,真正使我切实体会到土力学在岩土体力学应用研究中的重要的贡献。

本科阶段的学习最终让我对土力学有了更深刻的认识,也更加了解了土力学在环境工程上的重要研究内容,尤其是在建设工程领域,土力学成为了一门不可或缺的重要科目。

而且,学习土力学的过程中,培养的多的不仅仅是力学知识,更重要的是我们对于不同现象问题的分析和解决能力,以及将学术知识转化成实践建议和提供参考意见的能力,这些都是土力学学习给我们带来的宝贵经验。

高等土力学读书报告第二章

高等土力学读书报告第二章

第二章 土的本构关系2.1 概述材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式,表示形式一般为应力-应变-时间关系。

与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论,本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。

土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。

但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题,前者一般基于弹性理论计算,后者多用刚塑性或理想塑性的理论(如极限平衡分析)。

多年来本构关系已经得到很大的发展,进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。

下文将对土的本构关系进行详细论述。

2.2应力和应变1、应力(1)应力分量与应力张量设土体中的一点为M (x,y,z )的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。

即:[]∂=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂333231232221131211亦即{σ}T ={zx yz xy z y x τττ∂∂∂}。

土力学中正应力正方向规定压为正。

剪应力,在正面(外法向与坐标轴一致的面),剪应力与坐标轴方向相反为正;在负面(外法向与坐标轴方向相反),剪应力与坐标轴方向一致为正。

(2)应力张量的坐标变换 二阶张量ij∂在任一新坐标系下的分量[[j i ∂应满足:[[j i ∂=kll j k i ∂[[αα,其中lj k i [[αα与为新坐标系轴与老坐标系轴夹角的余弦。

(3)应力张量的主应力和应力不变量在过一点的斜截面上,如果只有法向应力而无剪应力时,这个斜截面就是主应力面。

第一应力不变量:kkz y x I σσσσ=++=1第二应力不变量:2222zxyz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++=第三应力不变量:22232xyz zx y yz x zx yz xy z y x I τστστστττσσσ---+=(4)球应力张量与偏应力张量[]⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=m m m m m m σσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσσ3332312322,21131211333231232221131211,,,,,,0,00,,00,0,球应力张量:()()321332211313131σσσσσσσσ++=++==kk m偏应力张量:ijkk ij ij s δσσ31-=第一偏应力不变量:1≡=kk s J第二偏应力不变量:()()()[]21323222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J第三应力不变量:()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J (4)八面体应力八面体正应力:()3311321cot I m ==++=σσσσσ八面体剪应力:()()()[]212213232221cot3231J =-+-+-=σσσσσστ平均主应力:()321cot 31σσσσ++==p广义剪应力:()()()[]2cot 21323222132321J q ==-+-+-=τσσσσσσ(5)主应力空间和π平面主应力空间:以三个主应力为坐标轴,用应力为度量尺度形成的一个空间。

龙岩市中考满分作文 土力学读书报告

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土力学读书报告一、土的工程特性有哪些。

1、土的结构有哪些,这些结构都有哪些特点,对土的工程特性有何影响?土的结构是在成土的过程中逐渐形成的,它反映了土的成分、成因和年代对土的工程性质的影响,其结构按其颗粒的排列和联结可分为三种基本类型。

a、单粒结构,单粒结构是碎石土和砂土的结构特征。

其特点是土粒间没有联结存在,或联结非常微弱,可以忽略不计。

疏松状态的单粒结构在荷载作用下,特别在振动荷载作用下会趋向密实,土粒移向更稳定的位置,同时产生较大的变形;密实状态的单粒结构在剪应力作用下会发生剪胀,即体积膨胀,密度变松。

单粒结构的紧密程度取决于矿物成分、颗粒形状、粒度成分及级配的均匀程度。

片状矿物颗粒组成的砂土最为疏松;浑圆的颗粒组成的土比带棱角的容易趋向密实;土粒的级配愈不均匀,结构愈紧密。

b、蜂窝状结构,蜂窝状结构是以粉粒为主的土的结构特征。

粒径在0.02~0.002 mm左右的土粒在水中沉积时,基本上是单个颗粒下沉,在下沉过程中、碰上已沉积的土粒时,如土粒间的引力相对自重而言已经足够地大,则此颗粒就停留在最初的接触位置上不再下沉,形成大孔隙的蜂窝状结构。

c、絮状结构,絮状结构是粘土颗粒特有的结构特征。

悬浮在水中的粘土颗粒当介质发生变化时,土粒互相聚合,以边-边、面-边的接触方式形成絮状物下沉,沉积为大孔隙的絮状结构。

土的结构形成以后,当外界条件变化时,土的结构会发生变化。

2、地基岩土的工程分类作为建筑地基的岩土,可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。

、岩石应为颗粒间牢固联结,呈整体或具有节理裂隙的岩体。

a、碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过全重50%的土。

b、砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过全重50%、粒径大于0.075mm的颗粒超过全重50%的土。

c、粘性土为塑性指数I p大于10的土。

d、粉土为介于砂土与粘性土之间,塑性指数I p≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%的土。

高等土力学读书报告第二章

高等土力学读书报告第二章

第二章 土的本构关系2.1 概述材料的本构关系是反映材料的力学性状的数学表达式,表示形式一般为应力-应变-时间关系。

与时间有关的土的本构关系主要是指反映土流变性的理论,本章介绍的主要是与时间无关的本构关系。

土力学的基本理论有土的莫尔-库伦强度理论、有效应力原理和饱和粘土的一维固结理论。

但人们总是在实际中将问题分类为变形问题和稳定问题,前者一般基于弹性理论计算,后者多用刚塑性或理想塑性的理论(如极限平衡分析)。

多年来本构关系已经得到很大的发展,进而推动了岩土数值计算的发展和土工试验的发展。

下文将对土的本构关系进行详细论述。

2.2应力和应变1、应力(1)应力分量与应力张量设土体中的一点为M (x,y,z )的应力状态用通过该点的微小立方体上的应力分量表示。

即:[]∂=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂z zy zx yz y yx xz xy x ττττττ=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂∂∂∂∂∂333231232221131211亦即{σ}T ={zx yz xy z y x τττ∂∂∂}。

土力学中正应力正方向规定压为正。

剪应力,在正面(外法向与坐标轴一致的面),剪应力与坐标轴方向相反为正;在负面(外法向与坐标轴方向相反),剪应力与坐标轴方向一致为正。

(2)应力张量的坐标变换 二阶张量ij∂在任一新坐标系下的分量[[j i ∂应满足:[[j i ∂=kl l j k i ∂[[αα,其中lj k i [[αα与为新坐标系轴与老坐标系轴夹角的余弦。

(3)应力张量的主应力和应力不变量在过一点的斜截面上,如果只有法向应力而无剪应力时,这个斜截面就是主应力面。

第一应力不变量:kkz y x I σσσσ=++=1第二应力不变量:2222zxyz xy x z z y y x I τττσσσσσσ---++=第三应力不变量:22232xyz zx y yz x zx yz xy z y x I τστστστττσσσ---+=(4)球应力张量与偏应力张量球应力张量:()()321332211313131σσσσσσσσ++=++==kk m偏应力张量:ijkk ij ij s δσσ31-=第一偏应力不变量:1≡=kk s J第二偏应力不变量:()()()[]21323222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J第三应力不变量:()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J(4)八面体应力八面体正应力:()3311321cot I m ==++=σσσσσ八面体剪应力:()()()[]212213232221cot3231J =-+-+-=σσσσσστ平均主应力:()321cot 31σσσσ++==p广义剪应力:()()()[]2cot 21323222132321J q ==-+-+-=τσσσσσσ(5)主应力空间和π平面主应力空间:以三个主应力为坐标轴,用应力为度量尺度形成的一个空间。

高等土力学-绪论

高等土力学-绪论

在盐分影响下,液限和强度均将降低。
多水高岭石因其在各片之间有H2O型式的结晶水,矿物 是圆杆形或扁平的棒状。由于这种棒状矿物在湿化后将起 滚珠轴承似的作用,岩土体将易于发生滑动。
蒙脱石(2Al2[Si4O10](OH)2•nH2O)的基本单元为2︰ 1组合的三层结构,由基本单元构成蒙脱石微粒。 它的晶胞之间为数层水分子,由联结力很弱的O2-相 互联系,晶格具有异常大的活动性,遇水很不稳定,水 分子可无定量地进入晶格之间而产生膨胀,体积可增大 数倍。 矿物离子表面常被水包围,具有高塑性,和低内摩 擦角。脱水后又会显著收缩,并伴有微裂隙产生。
物质结构组分的物质特性与相互作用是土性考察的主要对象。
土的物质结构研究包括各组分(各组成相)物质本身 的特性以及各组成相物质之间相互作用的特性以及它们的 运动形式。 前者有各组份的物质成分、特征状态、相对含量,后 者又有气液之间、固液之间、流固之间不同的相互作用。 在气液之间,其相互作用基于收缩膜理论,即气液交 界面上表面张力与孔隙气压力和孔隙水压力之间的应力平 衡理论; 在固液之间,其相互作用基于双电层理论,即固相表 面上的电荷层与其相邻液相中的离子层以及受它影响的扩 散层之间电力平衡理论、离子交换理论和电动理论; 在流固之间,其相互作用基于结构性理论,即土骨架 结构在气相作用,尤其是液相作用下结构强度的损伤变化 理论。
土的物质结构理论 土的强度理论 土的变形(本构)理论 土的渗透理论 土的固结、流变理论 土体的松散介质极限平衡理论
土体的楔体极限平衡理论 土体的渗流理论 土体的土工抗震理论
第2章
2.1 概述
土的物质结构理论
土的物质结构理论是研究土的物质组分特性及物 质结构特性与土力学特性间本质关系的理论。 将着重从如下四个方面讨论有关的问题: 第一,物质结构的变化是土性变化的内在依据; 第二,物质结构的状态是自然历史与环境条件综 合影响的结果; 第三,物质结构组分的物质特性与相互作用是土 性考察的主要对象; 第四,物质结构的总体特性是评价、利用与改造 土的基础。
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高等土力学读书报告姓名:杨耀辉学院:水利与土木工程学院专业:水利工程学号: 1338020126无粘性土颗粒组成的类型与基本性质一 无粘性土颗粒组成类型与分类 1.颗粒组成颗粒组成是研究无粘性土基本性质的主要依据,通常以各粒径含量的累积曲线或分布曲线表示。

均匀土:分布曲线是单峰形式,各粒径都有一定的含量,峰值粒径含量占绝对优势,其破坏形式主要是流土破坏。

单峰形:峰值远离中值,呈左偏峰,出现双峰时右峰较低,两峰连续,谷点里粒径至少占4%至5%,曲线无明显平缓段,集中在某段,无峰值。

不均匀土:级配连续和级配不连续。

双峰形:双峰间有间断,有的相连接,但最低点粒径含量小于或等于3%,累积曲线呈椅子形,出现台阶。

2.均匀土的区分原则和方法均匀土特点:级配不良,压实性差,孔隙率大,稳定性差。

太沙基指出5,1.0<<Cu mm d 的砂最不稳定。

对于均匀土的确定尚不统一,下列有几种方法标准: (1)5<Cu 的土叫均匀土 (2)10<Cu 的土叫均匀土 (3)10~5=Cu 之间的叫均匀土把不均匀土进一步分为级配连续和级配不连续两种。

.级配不连续的土的基本性质颗粒组成特征这类土的粒径大于5㎜的砾卵石,细料为砂土类粒径普遍小于1.0㎜在颗分曲线上有双峰值,谷底粒径含量小于3%。

土孔隙体积、粗料的骨架作用与细料含量的关系细料含量:指谷底粒径(0.5~5mm )小于谷底粒径累积百分含量值。

细料含量少时,不足以充满粗料孔隙,也就不破坏粗料的骨架作用,其性质仍取决于粗料。

但随细料的含量的增加,混合料密度增加,孔隙相应减小,到细料超出一定含量时,混合料性质就取决于细料。

最优级配的细料含量P=25%到30%。

混合料中开始参与骨架作用的细料含量21n nn =;并考虑到无粘性土一般21s s ρρ=;得出细料含量与孔隙率的关系理想状态下的计算式:()2222111n n n P ds d ⨯+⨯-⨯=ρρρ其中()1111s d n ρρ⨯-=;在理想状态下:n n n P --=12。

为使P 含量与实际相符,就要考虑粗料孔隙体积被撑开的影响,由实验分析知2n 随n 增大而增大,且223n n =∆;我们取粗料孔隙率为0.3,则2233.0n n +=∴ n nn P --+=133.02但在实际中,混合料中细料是多少要撑开粗料孔隙的,所以理论计算的P 要小于实际中的。

实际值小于它时表明细料没填满粗料孔隙;实际值大于它时细料填满粗料孔隙且与粗料共同组成骨架; 当实际值等于它时认为混合料有最优级配料。

渗透系数与细料含量的关系;P 〈30%时填不满孔隙,对渗透系数起控制作用的是粗料。

P 〉30%时孔隙与细料产生关系。

P 〉70%时粗料只起填充作用,对渗透系数的影响减少直到消失。

4.级配连续土的基本性质级配连续土的性质: Cu>10 1<Cc<3 确定粗细料的区分粒径的标准进行探讨:1)d=1~2㎜为区分粒径(主要用于区分土的渗透稳定性); 2)d=5㎜为区分粒径(用于区分和研究土的压实性);3) 7010d d d =粗料被细料撑开为准则,pop=30%~35%。

5.结论将细料含量进一步引伸到级配连续中来,关键变成确定细料含量的粒径值。

特征粒径与特征参数 特征粒径有效粒径d10;等效粒径d20; 哈增粒径d60 ;分界粒径d30,土中小于或等于d30的部分为填料,大于d30的部分为土的骨架,控制粒径d70,不均匀土中粗料开始起控制作用的粒径,太沙基控制粒径d85。

6.特征参数 不均匀系数Cu1060d d C u =是反映土的组成离散程度的参数,Cu 值越大,土越不均匀。

但不能反映颗粒级配曲线的形状、类型及细料含量的多少。

曲率系数Cc6010230d d d C c =表明颗粒级配曲线的类型及细料含量。

Cc 〈1.0,级配不连续,且细料含量大于30%。

Cc 〈5.0,级配不连续,且细料含量小于30%。

1〈Cc 〈5,级配连续土,内部结构稳定。

细料含量P表示不均匀土中粗颗粒的孔隙被细颗粒填充程度的指标。

一般以细料占总重量的30%作为评价细料填满粗料孔隙体积的界限指标。

无粘性土的渗透稳定特性及抗渗强度1. 无粘性土的渗透破坏形式和判别方法 无粘性土的渗透破坏形式从渗透破坏机理的角度将破坏形式分为:流土,管涌,接触流失和接触冲刷四类。

1)流土:局部土体的集体流失,发生在渗流出口无任何保护的情况下2)管涌:细颗粒被集体带出,多发生在砂砾石土层中,根据发展形态的不同分为:①发展型:细颗粒连续不断的带出,土体不能承受更大的水头,甚至出现土体所承受的水头有所下降的情况②非发展型:出现管涌现象不久,细颗粒停止流失,当继续增大水头,管涌继续出现,土体承受的水力比降增大,土体最后以流土的形式破坏。

(实际是过渡型)3)接触流失:发生在垂直方向上,粗、细颗粒的接触层面间,包括接触管涌和接触流失4)接触冲刷:发生在水平方向上以上四种破坏形式中,前两种发生在单一土层中,后两种发生在成层土中。

单一土层的渗透破坏形式又可细分为:流土、管涌、过渡型三种。

对于过渡型,当土体处于密实状态可能呈流土型,疏松状态呈管涌型。

2.渗透破坏形式的判别方法:主要有三种:单一因素法:1)依斯托美娜的不均匀系数法:a. Cu<10: 流土型,允许抗渗比降 [i] =0.4b. 10<Cu<20:过渡型,[i] =0.2,不适用(没有区分连续和不连续,也没有考虑细料含量,过于笼统)c. Cu>20:管涌型,[i] =0.1 ,不适用(理由同上)2)普拉维登的细料粒径对比法:(适用于级配连续土)a. D0/d 1.3 非管涌土b. D0/d﹥1.3 管涌土其中:D0为孔隙平均粒径,主要取决于细料直径,d取为d3。

D0由下式计算:n k Cu D d nnCuD /)15.01(026.00171535.00+=-= 当满足判别式:n nC d d C n n C d d u u u -≥-+≥14.01)05.01(34.061736173时,为流土,否则就为管涌。

双因素法:康德拉且夫同时考虑了曲线形状和混合料中粗料的孔隙率两种因素,以混合料中粗料的孔隙率nck 与粗料单独存在时的孔隙率n2相比较,给出判别渗透破坏形式的准则:1) nck> n2时,粗料处于互不接触的状态,破坏形式为流土,由分析结果认为 n2〉50%2)nck< n2时,为管涌a. D0>(d70)z 时,为整体管涌:细颗粒不断被渗流带出土体b. D0<(d70)z 时,为局部管涌,即:过渡型该方法的缺点在于:将级配连续土全归于过渡型。

综合分析方法:将无粘性土先根据颗粒组成特征分成几种类型,分别提出相应得判别标准,这样使得分析方法更加简单,分析结果更为可靠。

不均匀土,又分为级配连续和级配不连续土。

1) 均匀土:破坏形式为流土 2) 不均匀土:① 级配不连续土的渗透破坏特性: a. 破坏形式取决于细料含量 细料全部充满粗料孔隙:破坏形式为流土 细料未充满粗料孔隙:破坏形式为管涌或过渡型 b. 以最优细料含量Pop 作为判别渗透破坏形式的标准 Pop=(0.3+3n2-n )/(1-n )谷底粒径含量P<0.9Pop ,管涌(P<25%,从工程实际出发) P>1.1Pop ,流土(P>35%)P=0.9~1.1Pop ,过渡型(P=25%~35%)② 级配连续土的渗透破坏特性: a. 分界粒径:(最优细料含量法) P<0.9Pop,管涌,P<25% P>1.1Pop ,流土,P>35%P=0.9~1.1Pop,过渡型, P=25%~35% b. 孔隙平均直径法: Do=0.63nd20 Do> d3 , 管涌 Do< d3 , 流土 Do= d3~d5 ,过渡型③ 天然无粘性土渗透破坏形式的综合判别法:水利水电科学研究院法,从均匀土和非均匀土来划分。

3.无粘性土的抗渗强度 流土型:1)太沙基公式:iBn=(Gs-1)(1-n) ,比实际值约小15%~20% 2)扎马林公式:iBn=(Gs-1)(1-n)+0.5n 管涌型:1)依斯托美娜:20)(5.4avB cn d d i =dB ——允许的可移动的细颗粒粒径avd ——土体孔隙平均直径,可有文献[1] )()(500u avC f d d =的关系确定。

2)康德拉且夫方法:①紊流:])5.25.1(1[10B s cr d D G i -+-=②层流:20)(43.011B s cr d DG i +-=水科院确定无粘性土抗渗比降的方法:1) 连续级配管涌型土的抗渗比降:icr =2.2(1-n)2(Gs-1)d5/d202)级配不连续土的抗渗比降:可引用以上公式或者通过试验确定3)根据渗透系数K确定抗渗比降:根据图1-1和J-K关系曲线确定。

无粘性土抗渗比降的变化范围及其允许值:抗渗比降土的抗渗破坏形式流土过渡型管涌Cu≤5 Cu>5 级配连续级配不连续J破坏J允许O.8~1.0O.4~0.51.0~1.5O.5~0.8O.4~0.80O.25~0.40O.2~0.4O.15~0.25O.10~0.30.10~0.2注:表中所列数据只适用于渗流出口无反滤保护的情况,大值用于3~4级建筑物,小值用于1~2级建筑物J允许=[J]= J破坏/安全系数在上表中,确定J允许时:考虑流土是整体破坏,故采用2为安全系数,管涌破坏时的安全系数采用1.5左右即可。

4.结论本章的实质是从渗流的角度和它的颗粒特性来研究颗粒间的相互制约程度,破坏机理,最终得到抗渗比降,从而得到允许比降,为设计者分析建筑物的渗透稳定性并进行渗流理论提供理论基础和方法。

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