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土力学习题集答案第三章
第3章土的渗透性及渗流
一、简答题
1.试解释起始水力梯度产生的原因。
2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。
3.为什么室内渗透试验与现场测试得出的渗透系数有较大差别?
4.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场?
5.为什么流线与等势线总是正交的?
6.流砂与管涌现象有什么区别和联系?
7.渗透力都会引起哪些破坏?
二、填空题
1.土体具有被液体透过的性质称为土的。
2.影响渗透系数的主要因素有:
、
3.一般来讲,室内渗透试验有两种,即和。
4.渗流破坏主要有和两种基本形式。
5.达西定律只适用于的情况,而反映土的透水性的比例系数,称之为土的
三、选择题
1.反应土透水性质的指标是()。
A.不均匀系数B.相对密实度
C.压缩系数D.渗透系数
2.下列有关流土与管涌的概念,正确的说法是()。
A.发生流土时,水流向上渗流;发生管涌时,水流向下渗流
B.流土多发生在黏性土中,而管涌多发生在无黏性土中
C•流土属突发性破坏,管涌属渐进式破坏
D.流土属渗流破坏,管涌不属渗流破坏
3.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映?
()
A.压缩系数B.固结系数
C.压缩模量D.渗透系数
4.发生在地基中的下列现象,哪一种不属于渗透变形?
()
A.坑底隆起B.流土C.砂沸D.流砂
5.下属关于渗流力的描述不正确的是()。
A.其数值与水力梯度成正比,其方向与渗流方向一致
B.是一种体积力,其量纲与重度的量纲相同
C.流网中等势线越密集的区域,其渗流力也越大
D•渗流力的存在对土体稳定总是不利的
6.下列哪一种土样更容易发生流砂?
()
A.砂砾或粗砂B.细砂或粉砂
C.粉质黏土D.黏土
7.成层土水平方向的等效渗透系数£与垂直方向的等效渗透系数〔的关系是()。
8.在渗流场中某点的渗流力()。
C.与水力梯度无关
A.随水力梯度增加而增加B.随水利力梯度增加而减少
9.评价下列说法的正误。
()
1土的渗透系数越大,土的透水性也越大,土的水力梯度也越大;
2任何一种土,只要水力梯度足够大,就有可能发生流土和管涌;
3土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小;
4渗流力的大小不仅取决于水力梯度,还与其方向有关。
A.①对B.②对C.③和④对D.全不对
10.下列描述正确的是()。
A.流网中网格越密处,其水力梯度越小
B.位于同一条等势线上的两点,其孔隙水压力总是相同的
C.同一流网中,任意两相邻等势线间的势能差相等
D.渗透流速的方向为流线的法线方向
11.土体渗流研究的主要问题不包括()。
A.渗流量问题B.渗透变形问题
C.渗流控制问题D.地基承载力问题
12.某岸边工程场地细砂含水层的流线上A、B两点,A点的水位标高2.5米,B点的水位标高3.0米,两点间流线长为10米,计算两点间的平均渗透力最
接近下列()个值。
(A)1.25kN/m3;(B)0.83kN/m3;(C)0.50kN/m3;(D)0.20kN/m3。
13.
(以质量百分率计)如下,试按《水利水电工程地质勘察规范》(
GB50287-99)计算判别下列()选项的土的渗透
四个坝基土样的孔隙率和细粒含量变形的破坏形式属于管涌。
(C)
(A)^=20.3%;Pd=381%;
四、判断改错题
1.绘制流网时必须满足的基本条件之一是流线和等势线必须正交。
2.达西定律中的渗透速度不是孔隙水的实际流速。
3.土的孔隙比愈大,其渗透系数也愈大。
4.在流网图中,流线愈密集的地方,水力坡降愈小。
5.发生流砂时,渗流力方向与重力方向相同。
6.细粒土的渗透系数测定通常采用“常水头”试验进行。
7.绘制流网时,每个网格的长宽比没有要求。
8.在流网中,任意两相邻流线间的渗流量相等。
9.管涌发生在渗流溢出处,而流土发生的部位可以在渗流溢出处,也可以在土体内部。
五、计算题
1.如图3-1所示,在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样,从土样1顶面溢出。
(1)已土样2底面c-c为基准面,求该面的总水头和静水头;
(2)已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%求b—b面的总水头和静水头;
(3)已知土样2的渗透系数为0.05cm/s,求单位时间内土样横截面单位面积的流量;
(4)
*I
求土样1的渗透系数。
图3—1(单位:
cm)
图3—3(单位:
cm)
2.如图3-2所示,在5.0m厚的黏土层下有一砂土层厚6.0m,其下为基岩(不透水)。
为测定该沙土的渗透系数,打一钻孔到基岩顶面并以10-2ni/s的
速率从孔中抽水。
在距抽水孔15m和30m处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层,测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m和2.5m,试求该砂土的渗透
3.某渗透装置如图3-3所示。
砂I的渗透系数-^=2x10V^/£;砂n的渗透系数爲=1x10Sb;砂样断面积A=20他訓,试问:
(1)若在砂I与砂n分界面处安装一测压管,则测压管中水面将升至右端水面以上多高?
(2)砂I与砂n界面处的单位渗流量q多大?
■|
4.定水头渗透试验中,已知渗透仪直径D=75rn,在L=200m渗流直径上的水头损失h二協枷,在60s时间内的渗水量Q二九6加,求土的渗
透系数。
5.设做变水头渗透试验的粘土式样的截面积为-二<,:
厚度为:
1渗透仪细玻璃管的内径为U—,实验开始时的水位差为-' 6. 察的水位差为二]严-: ,实验室的水温为20C,试求式样的渗透系数。 流水自下而上通过试样后可溢流出去。 试求 (1)渗流力的大小,判断是否会产生流砂现象; (2)临界水利梯度J值。 第3章参考答案 一、简答题 1.【答】 起始水力梯度产生的原因是,为了克服薄膜水的抗剪强度T0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力),使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。 也就是说, 只要有水力坡度,薄膜水就会发生运动,只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时,薄膜水的渗透速度V非常小,只有凭借精密仪器才能观测到。 因此 严格的讲,起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度T0的水力梯度。 2.【答】 (1)土的粒度成分及矿物成分。 土的颗粒大小、形状及级配,影响土中孔隙大小及其形状,因而影响土的渗透性。 土颗粒越粗,越浑圆、越均匀时,渗透性就大。 砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时,其渗透系数就大大降低。 (2)结合水膜厚度。 粘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。 (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。 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。 层状粘土常夹有薄的粉砂层,它在水平方向的渗透系数要比竖直方向大得多。 (4)水的粘滞度。 水在土中的渗流速度与水 的容重及粘滞度有关,从而也影响到土的渗透性。 3.【答】 室内试验和现场试验渗透系数有较大差别,主要在于试验装置和试验条件等有关,即就是和渗透系数的影响因素有关,详见上一题。 4.【答】 当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时,这种渗流称为稳定渗流,而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。 5.【答】 在稳定渗流场中,取一微单元体,并假定水体不可压缩,则根据水流连续原理,单位时间内流入和流出微元体的水量应相等,即dqe=dqo。 从而得到: dxdz 即为二维渗流连续方程,从中由数学知识,可知流线和等势线正交。 6.【答】 在向上的渗流力作用下,粒间有效应力为零时,颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。 这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土 层中,一般具有突发性、对工程危害大。 在水流渗透作用下,土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动,以至流失;随着土的孔隙不断扩大,渗流速度不断增加,较粗的颗粒也相继被水逐渐带走, 最终导致土体内形成贯通的渗流管道,造成土体塌陷,这种现象称为管涌。 它多发生在砂性土中,且颗粒大小差别大,往往缺少某种粒径,其破坏有个时间发展过程,是一种渐进性质破坏。 具体地再说,管涌和流砂的区别是: (1)流砂发生在水力梯度大于临界水力梯度,而管涌发生在水力梯度小于临界水力梯度情况下; (2)流砂发生的部 位在渗流逸出处,而管涌发生的部位可在渗流逸出处,也可在土体内部;(3)流砂发生在水流方向向上,而管涌没有限制。 7.【答】 渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类: 一是由于渗流力的作用,使土体颗粒流失或局部土体产生移动,导致土体变形甚至失稳;二是由于渗流作用,使 水压力或浮力发生变化,导致土体和结构物失稳。 前者主要表现为流砂和管涌,后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。 二、填空题 1.渗透性或透水性 2.土的粒度成分及矿物成分、土的密实度、土的饱和度、土的结构、土的构造、水的温度 3.常水头法、变水头法 4.流砂(土)、管涌 5.层流、渗透系数 三、选择题 1.D2.C3.D4.A5.D6.B7.A8.A9.D10.C11.D12.C13.D(注: 按规范当! ;-一: 」时发生管涌) 四、判断改错题 1.V 2.V 3.: : ,对黏性土不成正比。 4..,改“愈小”为“愈大”。 5.: : 改“相同”为“相反”。 6.: : ,改“常水”头为“降水头”或“变水头”。 7.,,每个网格的长宽比必须为定值。 8.V 9..,应将管涌与流土对调。 五、计算题 1.解: 如图3-1,本题为定水头实验,水自下而上流过两个土样,相关几何参数列于图中。 (1)以c-c为基准面,则有: zc=0,hwc=90cmhc=90cm (2)已知.: hbc=30%.hac,而': hac由图2-16知,为30cm所以 Lhbc=30%: —hac=0.330=9cm hb=hc-.hbc=90-9=81cm 又;Zb=30cm,故hwb=hb-zb=81-30=51cm (3)已知k2=0.05cm/s,q/A=k2i2=k2: =hbc/L2=0.059/30=0.015cm/s/cm=0.015cm/s (4)vi1=hab/L1=(Jhac-.lhbc)/L1=(30-9)/30=0.7,而且由连续性条件,q/A=k1i1=k2i2 /•k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s 2.解: 分析: 如图3-2,砂土为透水土层,厚6m上覆粘土为不透水土层,厚5m因为粘土层不透水,所以任意位置处的过水断面的高度均为砂土层的厚度,即 6m。 题目又给出了n=15m,r2=30m,h1=8mh2=8.5m。 q~kAi-k-2^6—— 由达西定律的公式知,亠心,可改写为: 学竺=12加曲,积分后得到: 曲工=12观(為-和 尸4 带入已知条件,得到: k=In—=In—=3.68xl0'4m/s=368xl0'5cm/s 12班&-幼12^(8.5-8)15 本题的要点在于对过水断面的理解。 另外,还有个别同学将In当作了lg。 3.解: (1)设所求值为丄;,砂样I和砂样n的高度分别为匚和匚。 因各断面的渗流速度相等,故有 60x1x40 2x40+1x40 20cm (2)砂与砂界面处的单位渗流量q为: q-vA-kyi.A-k.—A-0.2x—x200二2Qcm^Is[_L40 4.解: k=^-='IWO二6.5xW3c^/s Aht—x752xS.3x60 4 5.解: 6.解: (1)a、e点位于水面,故 b、d位于土层表面,其孔隙压力分别为: 因为试验时的温度为标准温度,故不作温度修正。 咕卩爲=10x9=9咖 耳二儿如=1°灯二90如 C点位于板桩底部,该点的水头损失为: h 9「1 AA=—x£ 1=x4=4^ 8 该点的孔压为: (2)地基的单位渗水量: 7.解: (1) 因为,所以不会发生流砂。 ⑵ (0=10=0.87 欢迎您的下载, 资料仅供参考! 致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习课件等等 打造全网一站式需求 -可编辑修改-
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