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土力学与地基基础:主要影响渗透系数的因素

时间:2023-08-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:土的矿物成分对于卵石、砂土和粉土的渗透性影响不大,但对于黏土的渗透性影响较大。层状黏土常夹有薄的粉砂层,它的水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。由于室内试验的温度变化较大,应考虑它对渗透系数的影响。目前常以水温为20 °C时的k20作为标准值。

土力学与地基基础:主要影响渗透系数的因素

1.土的粒度成分及矿物成分

土的颗粒大小、形状和级配,影响着土中孔隙大小及形状,进而影响土的渗透性。土的颗粒愈粗、愈浑圆、愈均匀时,渗透性就愈大。砂土中含有较多粉土及黏土颗粒时,其渗透性就大大降低。

土的矿物成分对于卵石、砂土和粉土的渗透性影响不大,但对于黏土的渗透性影响较大。黏性土中含有亲水性较大的黏土矿物(如蒙脱石)或有机质时,由于它们具有很大的膨胀性,大大降低了土的渗透性。含有大量有机质的淤泥几乎是不透水的。

2.结合水膜的厚度

黏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。例如钠黏土,由于钠离子的存在,使黏土颗粒的扩散层厚度增加,所以透水性很低。又如在黏土中加入高价离子的电解质(如Al、Fe等),会使土粒扩散层厚度减薄,黏土颗粒会凝聚成粒团,土的孔隙因而增大,这也将使土的渗透性增大。

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。例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。层状黏土常夹有薄的粉砂层,它的水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。(www.xing528.com)

4.水的黏滞度

水在土中的渗流速度与水的密度及黏滞层有关,而这两个数值又与温度有关。一般水的密度随温度变化很小,可略去不计,但水的动力黏滞层系数η随温度变化而变化。因此在进行室内渗透试验时,同一种土在不同温度下会得到不同的渗透系数。在天然土层中,除了靠近地表的土层外,一般土中的温度变化很小,因此可忽略温度的影响。由于室内试验的温度变化较大,应考虑它对渗透系数的影响。目前常以水温为20 °C时的k20作为标准值。

式中 ηt、η20——分别为t℃时及20 °C时水的动力黏滞系数(kPa·s)。

5.土中气体

当土孔隙中存在封闭气泡时,会阻塞水的渗流,从而降低土的渗透性。这种封闭气泡有时是由溶解于水中的气体分离出来而形成的,因此室内渗透试验有时规定要用不含溶解空气的蒸馏水

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