当前课程知识点：地质学与工程地质 > 第8章 地下水 > 8.3 地下水的运动 > Chapter 8.3-地下水的运动
同学们好
欢迎来到地质学与工程地质课程
在外部水压力的作用下
地下水总是会沿着土体内部的一些
连通的空隙流动
也就是地下水的运动
好 这节课我们就来学习与地下水的运动
有关的一些基本知识
刚才说的地下水在岩土体空隙中的运动
或者是流动就称为渗流
岩土体内部的空隙无论是大小
形状还是连通情况都差别很大
所以地下水质点在这些空隙中的运动速度
和运动方向也相差比较大
如果按照这种实际的运动情况
来研究地下水的运动
无论是在理论上还是在实际上都是很难解决的
而且意义也不大
所以在实际分析中通常将地下水简化为
连续充满整个含水层的假想水流
来代替岩土体空隙中流动的真实水流
这样的话垂直于渗流方向的含水层的截面
我们称为过水断面
它包括岩土层的空隙和颗粒骨架在内的
全部的截面积
相应的渗透流速也就是地下水流过这个
过水断面上的平均流速
大家想一下渗流速度是不是一个假想的流速
实际的地下水的真实流速
是不是应该是地下水在过水断面中的
空隙部分实际流动的平均流速
为了便于研究和分析
通常根据不同的情况将渗流进行分类
那根据渗流过程中流速的是否变化
可以将渗流分为均匀流和非均匀流
如果沿着流程渗流的速度保持不变
那么就是均匀流
否则就是非均匀流
而地下水一般是非均匀流
根据地下水在运动过程中水质点的运动情况
又可以分为层流和紊流
地下水运动时
如果水质点是有秩序的呈相互平行而
互不干扰的一种运动就是层流
否则就是紊流
地下水特别是孔隙水一般是层流
根据地下水在运动过程中渗流要素
比如流速等等
是否改变可以将渗流分为
不随时间变化的稳定流
和随时间变化的非稳定流
地下水在运动过程中要不断克服阻力
水头也不断地降低
所以一般来讲地下水的水头线
沿着流程是一条水头不断降低的降落曲线
通常用水力梯度来表示这种水头的变化
渗流中某一点的水力梯度就是
通过这一点的单位渗流路径上的水头损失
如果在渗流方向上取很小一个微段 长度为DL
相应的水头增量为DH
那么水力梯度J可以表示为负的DH除以DL
由于水头增量是负值
习惯上水力梯度是正的
所以要加一个负号
为了便于分析和研究地下水的运动特征
通常在渗流剖面上采用一系列的等水头线
和流线构成的网络来表示
这个网络就是流网
流网中的等水头线是
断面中水头值相等的一系列点的连线
而流线是渗流断面中某一个瞬时 水流的方向线
在这条线上各点切线方向就指示了
这点相应的水流的运动方向
而且等水头线和流线是正交的
流网可以通过徒手绘制的方式得到
绘制时首先根据边界来确定等水头线和流线
比如在隔水边界附近流线平行于隔水边界
在分水岭处流线垂直向下
在河谷处流线垂直向上
河床四周是一条等水头线
然后根据流线与等水头线正交的原则
在已知的流线和等水头线之间
进行插补得到其它的网络
当然现在随着数值计算技术的发展
也可以通过数值计算的方法来得到流网
根据流网可以给出很多有关地下水的运动信息
比如由分水岭到河谷
流线越来越密集
流量逐渐地增加
地下水径流逐渐增强
所以在河谷或近山区流入基坑的水量
要比其它的地方多
为了便于对地下水的运动特征进行计算分析
许多学者开展了大量的实验研究工作
并提出了相应的计算公式
其中以法国水力学家达西提出的
达西渗透定律最为有名
而且在实际工程中得到了广泛应用
也是现在地下水渗流研究中最重要的分析定律
达西定律它描述的是地下水的渗流速度
与水力梯度的一次方成正比
这个就是达西实验的装置
一个圆筒
里面装有实验的土样
水从上面流入
下面流出
为了保证实验过程中水位是一定的
也就是说保持一个恒定的流量
在上面设置一个溢流出口
另外在土样的上边和下边分别有两个量水管
可以测量断面的水头
那么达西定律可以表示为
这个比例系数就是渗透系数
它也就是水力梯度为1时的渗流的流速
它取决于岩土体空隙性和水的粘滞性
达西定律适用于低速的层流
比如天然状态的地下水流 流速很小
比较适用于达西定律
而对于一些高速或者紊流的问题通常不适用
好 这节课我们学习了
与地下水运动有关的基本知识
通过这节课的学习同学们要了解
地下水渗流分类
掌握水力梯度
流网及渗透系数的概念
重点掌握达西定律及实验方法
-0.1 人类工程活动与地质环境
-0.2 工程地质学的任务
-知识巩固--作业
-1.1 地球的形成与演化
-1.2 地球的基本性质
-1.3 岩石圈板块构造与地质作用
-知识巩固
-2.1 地壳运动
--默认
-2.2 岩浆作用
-2.3 变质作用
-2.4 地震作用
-知识巩固
-3.1 引述
-3.2 风化作用
-第3章 外动力地质作用--3.2 风化作用
-3.3 地面流水的地质作用
-3.3 地面流水的地质作用--作业
-3.4 风的地质作用
-3.4 风的地质作用--作业
-3.5 冰川的地质作用
-3.5 冰川的地质作用--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-4.1 矿物
-第4章 矿物与岩石--4.1 矿物
-4.2 岩浆岩
-第4章 矿物与岩石--4.2 岩浆岩
-4.3 沉积岩
-4.3 沉积岩--作业
-4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-基础篇
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-提高篇
-5 地质年代
-知识巩固--作业
-6.1 水平构造与倾斜构造
-6.2 褶皱构造
-6.3 断裂构造
-第6章 地质构造--知识巩固-基础篇
-第6章 地质构造--知识巩固-提高篇
-7.1 概述
-7.2 地质图的表示方法
-7.3 地质图的阅读和分析
-第7章 地质图--知识巩固-基础篇
-第7章 地质图--知识巩固-提高篇
-8.1 基本概念
-8.1 基本概念--作业
-8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-第8章 地下水--8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-8.3 地下水的运动
-8.3 地下水的运动--作业
-8.4 地下水的水质
-8.4 地下水的水质--作业
-8.5 与地下水有关的工程地质问题
-8.5 与地下水有关的工程地质问题--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-第8章 地下水--知识巩固-提高篇
-9.1 土的物质组成
-9.1 土的物质组成--作业
-9.2 土的基本性质
-9.2 土的基本性质--作业
-9.3 土的工程分类
-9.4 特殊土及工程性质
-9.4 特殊土及工程性质--作业
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-基础篇
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-提高篇
-10.1 概述
--10.1练习
-10.2 岩石的物理和水理性质
--10.2练习
-10.3 岩石的力学性质
--10.3习题
-10.4 岩体结构、结构面与结构体
--10.4习题
-10.5 结构面的特征及力学性质
--10.5习题
-10.6 岩体力学性质
--10.6习题
-10.7 岩体的工程地质分类
--10.7习题
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-11.1 斜坡变形与破坏
-11.1 斜坡变形与破坏--作业
-11.2 影响斜坡稳定的因素
-11.3 斜坡稳定性分析
-11.3 斜坡稳定性分析--作业
-11.4 岩质边坡稳定的结构分析法
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施--作业
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-基础篇
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-提高篇
-12.1 地下洞室及其应力重分布
-12.1 地下洞室及其应力重分布--作业
-12.2 洞室围岩的变形与破坏
-12.3 影响洞室围岩稳定性的因素
-12.4 洞室围岩失稳的防治措施
-第12章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析--知识巩固
-13.1 水利工程坝基
--Chapter 13.1.1 坝型及对工程地质条件的要求
-13.2 常见地基处理方法
-第13章 地基岩体稳定性工程地质问题分析--知识巩固
-14.1 水库渗漏
-14.2 库岸稳定问题
-14.3 库周浸没及水库淤积
-知识巩固--作业
-15.1 概述
-15.2 工程地质测绘
-15.3 工程地质勘探与野外试验
-15.4 地质罗盘的使用方法
-知识巩固
-汶川地震泥石流——5年的回顾
--汶川地震泥石流
--汶川地震这五年
--解疑答惑
-期末考试
