滲透坡降J是滲透變形的決定因素,當滲透坡降J大於允許滲透坡降[J],土體就會產生滲透變形。如何來確定允許滲透坡降[J]呢?通常,允許滲透坡降由臨界滲透坡降[J]確定。 [J]=JB/K式中:JB是臨界滲透坡降,可以由試驗確定,也可以計算求得;K是安全係數,取1~2。因此,關鍵是確定臨界坡降。1).非粘性土流土的臨界坡降a ).太沙基公式取單位體積的土體單元進行分析,考慮土粒的受力平衡。設土的孔隙率為n,土粒的比重為γS,滲透坡降為J,則單元體中土粒的自重為(1-n),土粒所受的浮力為(1-n),另外,土粒所受的滲透力為γJ 。當達到平衡時滲透坡降為JB,則有平衡方程式:(1-n)γs-γJB-(1-n)γ=0,即,γJB=(1-n)γs-(1-n)γJB=(1-n)(γs-γ)/γ=(1-n)(γs/γ-1)實踐證明,太沙基公式的計算結果比實際偏小15%~25%。b).E•A扎馬林公式扎馬林經過大量試驗,歸納出臨界坡降計算公式:JB=(1-n)(γs/γ-1)+0.5n式中,n是土的孔隙率。(請比較、比較太沙基公式與扎馬林公式的差別。)c).王韋公式王韋同樣從受力分析的角度建立了臨界坡降公式。土粒子不僅受到重力、浮力、滲透力,還受到士兩側土的摩擦力。設土的內摩擦角為φ,土的側壓力系數為ζ,則:土的豎向力為:(1-n)γs-(1-n)γ=(1-n)(γs-γ)側向土壓力,即側面上的正壓力為:ζ(1-n)(γs-γ)側面上的摩擦力為:ζ(1-n)(γs-γ)tgφ由平衡條件得:γJB+(1-n)γ=(1-n)γs+ζ(1-n)(γs-γ)tgφJB=(1-n)(γs/γ-1)+ζ(1-n)(γs/γ-1)tgφ=(1-n)(γs/γ-1)(1+ξtgφ)d). 沙金煊公式沙金煊認為,臨界坡降必須考慮土粒的形狀,得出:JB=α(1-n)(γs/γ-1)式中,α為顆粒形狀係數,是不規則顆粒的表面積與等體積球體顆粒表面積之比。通常,對各種砂礫土,α取1.16~1.17;對有銳角的不規則顆粒,α取1.5;對各種顆粒混合的砂礫料,α取1.33。隨著試驗和研究的深入,臨界坡降的計算也越趨完善,這也是科學發展的普遍規律。【請比較、分析太沙基公式、王韋公式扎馬林公式、和沙金煊公式。】2).管湧臨界坡降JC的確定管湧臨界坡降的確定有經驗法和理論計算法。a).經驗法。試驗表明,管湧臨界坡降與滲透係數K有關;與細顆粒含量Pz有關。所以,可以透過試驗,建立臨界坡降JC與滲透係數K的關係,或者建立臨界坡降JC與細顆粒含量Pz的關係,從而,在實際工程中,根據滲透係數K或細顆粒含量Pz,確定臨界坡降JC。b).理論方法。巴特拉雪夫公式:JC=d/a0K[1+(1+a0h0K/d)0.5]伊斯托明娜公式:JC =45d2/(Kν)到目前為至,對管湧臨界坡降的研究還很少,公式也不很成熟。
滲透坡降J是滲透變形的決定因素,當滲透坡降J大於允許滲透坡降[J],土體就會產生滲透變形。如何來確定允許滲透坡降[J]呢?通常,允許滲透坡降由臨界滲透坡降[J]確定。 [J]=JB/K式中:JB是臨界滲透坡降,可以由試驗確定,也可以計算求得;K是安全係數,取1~2。因此,關鍵是確定臨界坡降。1).非粘性土流土的臨界坡降a ).太沙基公式取單位體積的土體單元進行分析,考慮土粒的受力平衡。設土的孔隙率為n,土粒的比重為γS,滲透坡降為J,則單元體中土粒的自重為(1-n),土粒所受的浮力為(1-n),另外,土粒所受的滲透力為γJ 。當達到平衡時滲透坡降為JB,則有平衡方程式:(1-n)γs-γJB-(1-n)γ=0,即,γJB=(1-n)γs-(1-n)γJB=(1-n)(γs-γ)/γ=(1-n)(γs/γ-1)實踐證明,太沙基公式的計算結果比實際偏小15%~25%。b).E•A扎馬林公式扎馬林經過大量試驗,歸納出臨界坡降計算公式:JB=(1-n)(γs/γ-1)+0.5n式中,n是土的孔隙率。(請比較、比較太沙基公式與扎馬林公式的差別。)c).王韋公式王韋同樣從受力分析的角度建立了臨界坡降公式。土粒子不僅受到重力、浮力、滲透力,還受到士兩側土的摩擦力。設土的內摩擦角為φ,土的側壓力系數為ζ,則:土的豎向力為:(1-n)γs-(1-n)γ=(1-n)(γs-γ)側向土壓力,即側面上的正壓力為:ζ(1-n)(γs-γ)側面上的摩擦力為:ζ(1-n)(γs-γ)tgφ由平衡條件得:γJB+(1-n)γ=(1-n)γs+ζ(1-n)(γs-γ)tgφJB=(1-n)(γs/γ-1)+ζ(1-n)(γs/γ-1)tgφ=(1-n)(γs/γ-1)(1+ξtgφ)d). 沙金煊公式沙金煊認為,臨界坡降必須考慮土粒的形狀,得出:JB=α(1-n)(γs/γ-1)式中,α為顆粒形狀係數,是不規則顆粒的表面積與等體積球體顆粒表面積之比。通常,對各種砂礫土,α取1.16~1.17;對有銳角的不規則顆粒,α取1.5;對各種顆粒混合的砂礫料,α取1.33。隨著試驗和研究的深入,臨界坡降的計算也越趨完善,這也是科學發展的普遍規律。【請比較、分析太沙基公式、王韋公式扎馬林公式、和沙金煊公式。】2).管湧臨界坡降JC的確定管湧臨界坡降的確定有經驗法和理論計算法。a).經驗法。試驗表明,管湧臨界坡降與滲透係數K有關;與細顆粒含量Pz有關。所以,可以透過試驗,建立臨界坡降JC與滲透係數K的關係,或者建立臨界坡降JC與細顆粒含量Pz的關係,從而,在實際工程中,根據滲透係數K或細顆粒含量Pz,確定臨界坡降JC。b).理論方法。巴特拉雪夫公式:JC=d/a0K[1+(1+a0h0K/d)0.5]伊斯托明娜公式:JC =45d2/(Kν)到目前為至,對管湧臨界坡降的研究還很少,公式也不很成熟。