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渗透力:定义、计算与性质

时间:2023-10-09 理论教育 版权反馈
【摘要】:流动的水作用在单位体积土的骨架上的力称为渗透力。根据作用力与反作用力相等的原理可知,渗流必然对土颗粒产生一个相等的反作用力。常将渗流作用在单位土体中的土颗粒上作用力称为单位渗透力,简称为渗透力,以j 表示。截面2 上的总水压力P2=γwh2A,其方向与渗流方向相反。根据渗流方向力的平衡条件得或则渗透力为渗透力是一种体积力,单位为kN/m3,其大小与水力坡度成正比,方向与渗流方向一致。

渗透力:定义、计算与性质

流动的水作用在单位体积土的骨架上的力称为渗透力。渗透力是流动的水对土体施加的体积力,它与单位体积内渗透水流受到的骨架的阻力P 大小向等,方向相反。

如图2-3所示,在一定水头作用下发生渗流,当水在土体孔隙中流动时,将会受到土颗粒的阻力作用,而引起水头损失。根据作用力与反作用力相等的原理可知,渗流必然对土颗粒产生一个相等的反作用力。常将渗流作用在单位土体中的土颗粒上作用力称为单位渗透力,简称为渗透力,以j 表示。

在图2-3 中,沿渗流方向取一个长度为L,横截面积为A 的柱体来研究。因h1>h2

水头差为h,水从截面1 流向截面2。由于土中渗流速度一般很小,其流动水流惯性力可以忽略不计。现假设所取土柱体孔隙中完全充满水,并考虑土柱体中的土颗粒对渗流阻力的影响,则作用于土柱中水体上的力有:

(1)截面1 上的总水压力P1=γwh1A,其方向与渗流方向一致。

(2)截面2 上的总水压力P2=γwh2A,其方向与渗流方向相反。

(3)土柱中的土颗粒对渗流的总阻力F,其大小应和总渗透力J 相等,即F =J =j LA,方向与渗流方向相反。

根据渗流方向力的平衡条件得(www.xing528.com)

则渗透力为

渗透力是一种体积力,单位为kN/m3,其大小与水力坡度成正比,方向与渗流方向一致。

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