土力學(xué)習(xí)題課1學(xué)習(xí)教案

1、土力學(xué)習(xí)題課土力學(xué)習(xí)題課1第一頁，共19頁。2第一第一(dy)(dy)、二章：習(xí)題討論課、二章：習(xí)題討論課主要內(nèi)容主要內(nèi)容(nirng)(nirng)： 習(xí)題討論習(xí)題討論 小測驗小測驗 方法討論方法討論 概念及難點概念及難點三相草圖法三相草圖法水頭分布水頭分布(fnb)(fnb)計算方法計算方法流土發(fā)生位置流土發(fā)生位置 作業(yè)中的作業(yè)中的問題評述問題評述 流網(wǎng)流網(wǎng)法法 達西定律達西定律 知識串講及討論知識串講及討論（ppt放到網(wǎng)上）放到網(wǎng)上）第1頁/共19頁第二頁，共19頁。3小測驗小測驗(cyn) 30分鐘分鐘第2頁/共19頁第三頁，共19頁。4方法及討論方法及討論(toln) (toln)

2、三相草圖法三相草圖法 三三 相相 草草 圖圖九個物理量九個物理量: V Vv Vs Va Vw ms m w ma m物性指標是比物性指標是比例關(guān)系例關(guān)系: 可假可假設(shè)任一參數(shù)為設(shè)任一參數(shù)為1wavwasVVVVVVV wwwaawsVm0mmmmm 物理量關(guān)系物理量關(guān)系:空氣空氣水水固體固體ma=0mwmsm質(zhì)量質(zhì)量VaVwVsVvV體積體積三個獨立變量三個獨立變量(binling)，干土或飽和土二干土或飽和土二個獨立變量個獨立變量(binling)其它指標：其它指標：三相草圖三相草圖(cot)法計算法計算實驗室實驗室測定測定第3頁/共19頁第四頁，共19頁。5方法及討論方法及討論(toln

3、) (toln) 水頭分布計算方法水頭分布計算方法 在許多實際工程遇到在許多實際工程遇到(y do)的滲流問題中，可將其簡化為一維滲的滲流問題中，可將其簡化為一維滲流問題直接利用達西定律求解，有一些簡單的規(guī)律：流問題直接利用達西定律求解，有一些簡單的規(guī)律：由于是線性問題，在一個土層內(nèi)，水壓力和總水頭呈線性分布由于是線性問題，在一個土層內(nèi)，水壓力和總水頭呈線性分布流速、水力坡降和滲透力等在同一土層內(nèi)為常數(shù)流速、水力坡降和滲透力等在同一土層內(nèi)為常數(shù)在計算水頭損失時，滲徑和滲透系數(shù)之間可以相互轉(zhuǎn)算，如增大在計算水頭損失時，滲徑和滲透系數(shù)之間可以相互轉(zhuǎn)算，如增大滲透系數(shù)滲透系數(shù)n倍，同時相應(yīng)延長滲徑倍

4、，同時相應(yīng)延長滲徑n倍，計算結(jié)果不變倍，計算結(jié)果不變水頭水頭(shutu)分布計算方法分布計算方法第4頁/共19頁第五頁，共19頁。6方法及討論方法及討論(toln) (toln) 水頭分布計算方法水頭分布計算方法 板樁板樁基坑基坑(j kn)k=5.010-6 m/sk=5.010-3 m/s相對相對(xingdu)透水層透水層基坑開挖中常遇到的基坑開挖中常遇到的上層滯水的情況上層滯水的情況畫出作用在板樁墻上的畫出作用在板樁墻上的水壓力分布。水壓力分布。如圖中二土層的滲透性如圖中二土層的滲透性對換則發(fā)生什么情況？對換則發(fā)生什么情況？基坑的滲流問題10m潛水位潛水位相對不透水層相對不透水層第5

5、頁/共19頁第六頁，共19頁。7方法及討論方法及討論 水頭水頭(shutu)(shutu)分布計算方法分布計算方法 基坑基坑(j kn)k=5.010-6 m/sk=5.010-3 m/s相對相對(xingdu)透水層透水層基坑的滲流問題10m潛水位潛水位相對不相對不透水層透水層基準面基準面總水頭總水頭 位置水頭位置水頭 壓力水頭壓力水頭10100000第6頁/共19頁第七頁，共19頁。8方法及討論方法及討論(toln) (toln) 水頭分布計算方水頭分布計算方法法 板樁板樁基坑基坑(j kn)k=5.010-6 m/sk=5.010-3 m/s相對相對(xingdu)透水層透水層潛水位潛水

6、位基坑開挖中常遇到的基坑開挖中常遇到的上層滯水的情況上層滯水的情況（多土層）（多土層）請畫出土層中位置請畫出土層中位置水頭、壓力水頭和水頭、壓力水頭和總水頭的分布。總水頭的分布?；拥臐B流問題k=2.510-6 m/s5m5m第7頁/共19頁第八頁，共19頁。9方法及討論方法及討論(toln) (toln) 水頭分布計算方法水頭分布計算方法 板樁板樁基坑基坑(j kn)k=5.010-6 m/sk=5.010-3 m/s相對相對(xingdu)透水層透水層潛水位潛水位基坑的滲流問題k=2.510-6 m/s5m5m基準面基準面總水頭總水頭 位置水頭位置水頭 壓力水頭壓力水頭101000006.

7、6751.67第8頁/共19頁第九頁，共19頁。10方法及討論方法及討論 流土發(fā)生流土發(fā)生(fshng)(fshng)位置位置對圖所示的單層土滲透試驗，下列對圖所示的單層土滲透試驗，下列有關(guān)流土發(fā)生位置的說法有關(guān)流土發(fā)生位置的說法(shuf)哪個更準確？哪個更準確？流土發(fā)生位置(wi zhi)的判別h濾網(wǎng)濾網(wǎng)QA AB BC CD DE E1.流土是流土是在在向上向上的滲透作用下，的滲透作用下，表表層局部層局部范圍內(nèi)的土范圍內(nèi)的土體發(fā)生懸浮的體發(fā)生懸浮的現(xiàn)象現(xiàn)象，故圖中流土發(fā)生的位置故圖中流土發(fā)生的位置只能是只能是A A點點2.2.由于滲透力在土層中均勻分布，由于滲透力在土層中均勻分布，所以發(fā)

8、生流土?xí)r，會在所以發(fā)生流土?xí)r，會在A A、B B、C C、D D和和E E點同時發(fā)生點同時發(fā)生第9頁/共19頁第十頁，共19頁。11對圖所示的雙層土滲透試驗，下列對圖所示的雙層土滲透試驗，下列(xili)有關(guān)流土發(fā)生位置的說法是有關(guān)流土發(fā)生位置的說法是否正確？否正確？流土發(fā)生位置(wi zhi)的判別h土土2 2濾網(wǎng)濾網(wǎng)土土1 1QA AB BC CD DE E1.流土是在向上流土是在向上(xingshng)的的滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)滲透作用下，表層局部范圍內(nèi)的土體發(fā)生懸浮的現(xiàn)象，故圖的土體發(fā)生懸浮的現(xiàn)象，故圖中流土發(fā)生的位置只能是中流土發(fā)生的位置只能是A點點2.由于滲透力在表層土層由于滲

9、透力在表層土層1中均勻中均勻分布，所以圖中流土發(fā)生的位分布，所以圖中流土發(fā)生的位置是置是A、B和和C點同時發(fā)生點同時發(fā)生方法及討論方法及討論 流土發(fā)生位置流土發(fā)生位置第10頁/共19頁第十一頁，共19頁。12流土發(fā)生(fshng)位置的判別h土土2 2濾網(wǎng)濾網(wǎng)土土1 1QA AB BC CD DE E對圖所示的雙層土滲透試驗，對圖所示的雙層土滲透試驗，試討論試討論(toln)下列情況下可能下列情況下可能發(fā)生流土的位置。發(fā)生流土的位置。1.滲透系數(shù)滲透系數(shù) k1 k2 3.其它其它(qt)情況情況 方法及討論方法及討論 流土發(fā)生位置流土發(fā)生位置第11頁/共19頁第十二頁，共19頁。13流土發(fā)生(

10、fshng)位置的判別h土土2 2濾網(wǎng)濾網(wǎng)土土1 1QA AB BC CD DE E對圖所示的雙層土滲透試驗，對圖所示的雙層土滲透試驗，試討論下列試討論下列(xili)情況下可能情況下可能發(fā)生流土的位置。發(fā)生流土的位置。1.滲透系數(shù)滲透系數(shù) k1 k2 (E)3.其它其它(qt)情況情況 (A、B、C）或）或（E）方法及討論方法及討論 流土發(fā)生位置流土發(fā)生位置第12頁/共19頁第十三頁，共19頁。14方法方法(fngf)(fngf)及討論及討論 流網(wǎng)流網(wǎng) 所得流網(wǎng)所得流網(wǎng)(liwng)為何為何為滲流問題的為滲流問題的解？解？l滿足滿足(mnz)(mnz)邊界條邊界條件件l流線和等勢線正交流線和

11、等勢線正交l流網(wǎng)中每一網(wǎng)格的邊流網(wǎng)中每一網(wǎng)格的邊長比為常數(shù)，通常取長比為常數(shù)，通常取為為1 1繪制流網(wǎng)繪制流網(wǎng)n流場中，流線和等勢線（等水頭線）組成的網(wǎng)格稱為流場中，流線和等勢線（等水頭線）組成的網(wǎng)格稱為流網(wǎng)流網(wǎng)第13頁/共19頁第十四頁，共19頁。15物物理理(wl)現(xiàn)現(xiàn)象象數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)(shxu)描描述述幾幾何何(j h)表表示示 測管水頭測管水頭 流速流速流速為測管水流速為測管水頭的梯度方向頭的梯度方向 等勢線等勢線 流線流線等勢線和流線等勢線和流線正交正交 勢函數(shù)勢函數(shù) 流函數(shù)流函數(shù)均滿足拉均滿足拉氏方程氏方程滲流滲流方法及討論方法及討論 流網(wǎng)流網(wǎng) 第14頁/共19頁第十五頁，共19頁。1

12、6流網(wǎng)流網(wǎng)(liwng)及滲流及滲流問題的解問題的解l流線和等勢流線和等勢線正交線正交l流網(wǎng)中每一流網(wǎng)中每一網(wǎng)格的邊長網(wǎng)格的邊長比為常數(shù)，比為常數(shù)，通常取為通常取為1 10zx2222 流函數(shù)流函數(shù)0zx2222 勢函數(shù)勢函數(shù)畫等值線，使畫等值線，使和和為常數(shù)為常數(shù)(chngsh)畫流網(wǎng)畫流網(wǎng)(liwng)，為，為兩函數(shù)的解兩函數(shù)的解數(shù)學(xué)描述數(shù)學(xué)描述幾何描述幾何描述方法及討論方法及討論 流網(wǎng)流網(wǎng) 第15頁/共19頁第十六頁，共19頁。172. 2. 有一地下具有自由水面的滲流地層，其滲流為平面穩(wěn)定有一地下具有自由水面的滲流地層，其滲流為平面穩(wěn)定滲流，對圖示的斷面滲流，對圖示的斷面(dun mi

13、n)(dun min)，試判別圖示的自由水面，試判別圖示的自由水面形狀那個正確形狀那個正確, ,說明理由說明理由 。不透水層不透水層不透水層a) b) c)方法方法(fngf)(fngf)及討論及討論 達西定律達西定律第16頁/共19頁第十七頁，共19頁。18方法方法(fngf)(fngf)及討論及討論 達西定律達西定律1. 1. 有一地下有一地下(dxi)(dxi)承壓滲流地層，其滲流為平面穩(wěn)定滲承壓滲流地層，其滲流為平面穩(wěn)定滲流，對圖示的斷面，定性畫出其水頭分布曲線。流，對圖示的斷面，定性畫出其水頭分布曲線。ABCDEF承壓水層承壓水層相對相對(xingdu)不不透水層透水層相對不相對不透水層透水層相對不相對不透水層透水層OO第17頁/共19頁第十八頁，共19頁。19ABCDEF承壓水層承