第四章 土的渗透性及土的
有效应力原理
一、饱和土的孔隙水压及有效应力
1,土中的孔隙水压和有效应力
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2,有效应力原理及其意义
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或
（ 1）
（ 2）土的变形和强度取决于有效应力而不是总应力。
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（ Terzaghi,1923）
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1925年,,土力学,
Karl Von Terzaghi
(1883~1963)
土力学之父
1943年,,理论土力学,
二、土的渗透性及土体中的渗流
1,土中的渗流
水头：单位重量的水所具有的能量。
水力梯度（坡降）
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2,Darcy定律 法国工程师 Darcy,1856
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层流状态下
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渗透系数
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水力梯度（坡降）
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总水头线
总水头＝势水头＋压力水头＋动水头
2,渗透系数的影响因素及侧定方法
（ 1）影响因素
? 土颗粒的粒径、级配和矿物成分
? 孔隙比或孔隙率
? 土的结构和构造
? 土的饱和度
? 水的动力粘滞度
（ 2）测定方法
渗透系数测定
室内试验
现场试验
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抽水试验
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三、渗流作用下土体中的有效应力计算
1,静水压时的有效应力
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2,渗流向下时的有效应力
3,渗流向上时的有效应力
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4,渗透力与临界水力梯度
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临界水力梯度 渗透力
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四、饱和粘土的渗透固结理论
渗 透 固 结
consolidate
压 缩
饱和粘土：渗透性差，变形持续时间长。
在土粒静水或缓慢流水环境中沉积，并经化学作用
形成的粘性土或粉土。
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砂 土
饱和粘土
1,Terzaghi一维（单向）固结理论
土骨架
孔隙水
孔 隙
? 固结模型
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? 固结过程
? 一维固结方程
基本假设,
（ 1） 粘土层均质、饱和。
（ 2） 土粒和水不可压缩。
（ 3） 水的渗透和土的压缩只沿竖向发生。 （一维固结）
（ 4） 渗透服从 Darcy定律，且 k保持不变。
（ 5） 压缩系数 av保持不变。
（ 6）外荷载一次瞬时施加。
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? 单元体内水量的变化 dQ
Darcy定律
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? 单元体体积的变化 dV
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? 由 dQ=dV 建立固结方程
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固结系数
? 初始条件
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? 边界条件
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双面排水
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时间因素 无量纲
? H的确定
双面排水时，取粘土层厚度的一半。
单面排水时，取粘土层的厚度。
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2,固结度及饱和粘土地基的沉降过程
（ 1）固结度
? 一点处的固结度
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有效应力
? 平均固结度 地基沉降
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? 适用范围
a,双面排水
b,单面排水且附加应力
沿深度均匀分布
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（ 2）单面排水时的固结度计算
（ 3）粘性土的沉降过程
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主固结
次固结