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1、第3章參考答案參考答案一、一、簡答題簡答題1.【答】起始水力梯度產(chǎn)生的原因是,為了克服薄膜水的抗剪強度τ0(或者說為了克服吸著水的粘滯阻力),使之發(fā)生流動所必須具有的臨界水力梯度度。也就是說,只要有水力坡度,薄膜水就會發(fā)生運動,只是當實際的水力坡度小于起始水力梯度時,薄膜水的滲透速度V非常小,只有憑借精密儀器才能觀測到。因此嚴格的講,起始水力梯度I0是指薄膜水發(fā)生明顯滲流時用以克服其抗剪強度τ0的水力梯度。2.【答】(1)土的粒度成分及
2、礦物成分。土的顆粒大小、形狀及級配,影響土中孔隙大小及其形狀,因而影響土的滲透性。土顆粒越粗,越渾圓、越均勻時,滲透性就大。砂土中含有較多粉土及粘土顆粒時,其滲透系數(shù)就大大降低。(2)結(jié)合水膜厚度。粘性土中若土粒的結(jié)合水膜厚度較厚時,會阻塞土的孔隙,降低土的滲透性。(3)土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。天然土層通常不是各向同性的,在滲透性方面往往也是如此。如黃土具有豎直方向的大孔隙,所以豎直方向的滲透系數(shù)要比水平方向大得多。層狀粘土常夾有薄的粉砂層,它在
3、水平方向的滲透系數(shù)要比豎直方向大得多。(4)水的粘滯度。水在土中的滲流速度與水的容重及粘滯度有關(guān),從而也影響到土的滲透性。3.【答】室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗滲透系數(shù)有較大差別,主要在于試驗裝置和試驗條件等有關(guān),即就是和滲透系數(shù)的影響因素有關(guān),詳見上一題。4.【答】當滲流場中水頭及流速等滲流要素不隨時間改變時,這種滲流稱為穩(wěn)定滲流,而拉普拉斯方程是指適用于平面穩(wěn)定滲流的基本方程。5.【答】在穩(wěn)定滲流場中,取一微單元體,并假定水體不可壓縮,則根據(jù)
4、水流連續(xù)原理,單位時間內(nèi)流入和流出微元體的水量應(yīng)相等,即dqe=dq0。從而得到:0??????zvxvzx即為二維滲流連續(xù)方程,從中由數(shù)學知識,可知流線和等勢線正交。6.【答】在向上的滲流力作用下,粒間有效應(yīng)力為零時,顆粒群發(fā)生懸浮、移動的現(xiàn)象稱為流砂(土)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象多發(fā)生在顆粒級配均勻的飽和細、粉砂和粉土層中,一般具有突發(fā)性、對工程危害大。在水流滲透作用下,土中的細顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動,以至流失;隨著土的孔隙不斷擴大,滲
5、流速度不斷增加,較粗的顆粒也相繼被水逐漸帶走,最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道,造成土體塌陷,這種現(xiàn)象稱為管涌。它多發(fā)生在砂性土中,且顆粒大小差別大,往往缺少某種粒徑,其破壞有個時間發(fā)展過程,是一種漸進性質(zhì)破壞。具體地再說,管涌和流砂的區(qū)別是:(1)流砂發(fā)生在水力梯度大于臨界水力梯度,而管涌發(fā)生在水力梯度小于臨界水力梯度情況下;(2)流砂發(fā)生的部位在滲流逸出處,而管涌發(fā)生的部位可在滲流逸出處,也可在土體內(nèi)部;(3)流砂發(fā)生在水流方向向上
6、,而管涌沒有限制。7.【答】滲流引起的滲透破壞問題主要有兩大類:一是由于滲流力的作用,使土體顆粒流失或局r1=15m,r2=30m,h1=8m,h2=8.5m。由達西定律的公式知,,可改寫為:drdhrkdrdhrkkAiq??1262?????)(12ln121212hhkrrqdhkrdrq??????積分后得到:帶入已知條件,得到:cms103.68ms1068.31530ln)85.8(1201.0ln)(12341212???
7、????????rrhhqk本題的要點在于對過水斷面的理解。另外,還有個別同學將ln當作了lg。3.解:(1)設(shè)所求值為,砂樣Ⅰ和砂樣Ⅱ的高度分別為和。因各斷面的滲流速度相等,故h?1l2l有即2211ikik?221160lhklhk????cmlklklkh204014024016060122112??????????(2)砂與砂界面處的單位滲流量q為:scmAlhkAikvAq2020040202.031111????????4.
8、解:scmAhtQLk105.6603.85.7414.3206.7122?????????5.解:因為試驗時的溫度為標準溫度,故不作溫度修正。????scmhhttAaLk104.1100145ln256073044.014.3ln522112???????????6.解:(1)a、e點位于水面,故b、d位于土層表面,其孔隙壓力分別為:0??eauukpahuabwb90910?????kpahuedwd90110?????C點位于板
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