题目

.1.地下水的设防水位是取建筑物在设计使用年限内可能产生的最高水位；

2.地质报告中没有提设计水位时，一般取室外地坪的标高，审图时一般没问题。

关于地下室水位取值问题，本人认为对以下几种情况分别对待：1）抗浮设计时，应取至室外地坪面，即认为最高水位，抗浮计算时自重应乘0.9，这样抗浮系数取1.0即可。

在某一压力作用下，饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力不断增加的过程，即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。

一）自重应力作用下的两种应力

图3-22a为处于水下的饱和土层，在地面下h2深处的A点，由于土体自重对地面以下A点处作用的垂向总应力σ为：

式中：γw--水的重度，kN/m3；γsat--土的饱和重度，kN/m3。

A点处由孔隙水传递的静水压力，即孔隙水压力为：

根据有效应力原理，由于土体自重对A点作用的有效应力应为：

式中：γ′--土的浮重度，kN/m3。

两种压力随深度的分布，如图3-22b所示。 自重应力作用下两种应力的计算过程见例题3-5。

（二）渗流作用下的两种应力

在渗流作用下，土体中的有效应力及孔隙水压力将会发生变化。如在图3-23a的土层中，由于水头差而发生自上而下的渗流时，对于A点有

如在图3-23b的土层中，由于水头差而发生自下而上的渗流时，对于A点有

在渗流产生的渗透力的作用下，其有效应力与渗流作用的方向有关。当自上而下渗流时，将使有效应力增加，因而对土体的稳定性有利。反之，若向上渗流则有效应力减小，对土体的稳定性不利，若使得有效应力减少至0，即可能发生所谓的流砂和管涌现象，造成地基或边坡的失稳。

三个基本概念

有效应力（effective stress）是由颗粒间接触点传递的应力，会使土的颗粒产生位移，引起土体的变形和强度的变化的应力，用σ′表示。

孔隙水压力（pore water pressure）由孔隙水传递的应力，它不能直接引起土体的变形和强度变化，又称为中性压力，不随时间而变化，用u表示。

超静孔隙水压力（excess pore water pressure）由外荷引起的超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它在固结过程中不断变化，固结终了时应等于零，用△u表示。

在外荷作用下，土体中各点产生的应力增量，称为附加应力。对饱和土，土体中任一点的附加应力σ是由粒间接触点的有效应力σ′和孔隙水压力u承担。

此处仅考虑侧限应力状态，对于其他较复杂的情况参见相关书籍。

如果地面上作用着大面积连续均布荷载，而土层厚度又相对较薄时，则土层中引起的附加应力σz属于侧限应力状态。这时，外荷p在土层中引起的附加应力σz将沿深度均匀分布，即σz=p。显然，这种应力条件下土体在侧向上不能发生变形。

为了模拟饱和土体受到连续均布荷载作用后，在土中所产生的孔隙水压力u0以及u与σ′随时间t的变化规律，1925年太沙基最早提出了一个渗压模型，如图3-24所示。

饱和土的渗流固结过程动画演示。

通过模拟侧限状态下饱和土体的渗流固结过程，可以得到如下的两点认识：

（1）整个渗流固结过程中u和σ′都是随时间t而不断变化着的，即u=f(t)，σ′=f(t)。渗流固结过程实质上就是土中两种不同应力形态的转化过程。

（2）这里的u是指超静水压力，所谓超静水压力，是外荷载引起的，超出静水位以上的那部分孔隙水压力。它在固结过程中随时间不断变化，固结终了时应等于零。饱水土层中任意时刻的总孔隙水压力应是静孔隙水压力与超静孔隙水压力之和。

流网的工程应用

（1） 渗流速度计算

如图2-9，计算渗流区中某一网格内的渗流速度，可先从流网图中量出该网格的流线长度l。根据流网的特性，在任意两条等势线之间的水头损失相等，设流网中的等势线的数量为n(包括边界等势线)，上下游总水头差为h，则任意两等势线间的水头差为：

（2-11）

而所求网格内的渗透速度为

（2-12）

（2） 渗流量计算

由于任意两相邻流线间的单位渗流量相等，设整个流网的流线数量为m(包括边界流线)，则单位宽度内总的渗流量q为：

（2-13）

式中，△q为任意两相邻流线间的单位渗流量，q、△q的单位均为m3/d·m。其值可根据某一网格的渗透速度及网格的过水断面宽度求得，设网格的过水断面宽度(即相邻两条流线的间距)为b，网格的渗透速度为v，则:

（2-14）

而单位宽度内的总渗流量q为

（2-15）

流网工程应用的具体实例请参阅例题2-1 【例题2-1】

板桩支挡结构如图2-10所示，由于基坑内外土层存在水位差而发生渗流，渗流流网如图中所示。已知土层渗透系数k＝2.5×10 cm/s，A点、B点分别位于基坑底面以下1.2 m和2.6 m。试求: (1) 整个渗流区的单位宽度流量q； (2) AB段的平均渗透速度vAB。

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