2016年12月10日,大家一起刷新岩土工程的基本概念!暂时的目标是每天刷新一个基本概念,针对一个概念深入剖析、理解。期待着大家抛去完美主义,放下自我保护,畅所欲言,专注成长,共同的进步。特别声明,本人水平有限并不是来给大家上课,仅仅是想起到一个剖砖引玉的作用,更确切地说是求拍砖,所以如果文字中有说的不对的地方期待着各位的指正也希望不会惊吓到大家!
DAY2
渗透力
这个概念主要出现在土力学中。力是物体之间的相互作用,岩土工程中土力学是一门力学主要研究的也是土与其他物体之间的相互作用。其中,很重要的一个物体就是水。渗透力就是水与土体之间作用的一种力,还有另外一种就是浮力而浮力是不包括在渗透力之中的。静止的水中是没有渗透力的,只有浮力。确切的说,应该是水和土颗粒没有相对位移以及相对位移趋势的时候是不会有渗透力的。其实可以先想象的极端一点,一条流动的河流中只有一个土颗粒,流动的河水对于这一个土颗粒的推动拖拽作用就是渗透力,再想象一下土颗粒逐渐增多互相胶结、镶嵌就形成土体,流动的水穿梭于土体的孔隙之中同样还是会对形成的土体有推动拖拽作用。
很多教材都说渗透力是一个体积力!其实,仔细想想并不是的。水都是作用在土颗粒表面的,而且胶结、镶嵌后会形成土颗粒团,这样水就会有更多的体积无法渗透进去从而产生渗透力的。所以,严格来说它并不是一个体积力,不像电磁力、重力会有一个场对于场里面任何质点可以产生作用。从而,我觉得这也算是一个假设吧!就是假设了水的渗流是布满整个水流流动空间的,从而假设了渗流场的存在,从而也导致了计算渗流速度也要假设水流布满空间。主要也没别的办法,不可能去计算一下土体孔隙的表面积吧,起码暂时只能这样办了。同时,我们也不难想到这种假设会给计算带来误差,但是不同的土体这样的误差的大小是不一样的,也就是孔隙体积越大,土颗粒所占体积越小,土颗粒与流动水流接触的表面积越大这种假设带来的误差越小。(特别声明,这样的分析仅仅为了更深入的理解概念!)
渗透力怎样定量的计算呢?个人感觉李广信的《土力学》P68-P72讲的挺好的。希望大家一起看看然后交流一下心得。
期待各位的回复!待会再补充一下。
关于渗透力的计算公式,李的书的推导是根据取隔离体然后进行力的分析根据力学平衡条件解出的。其中,取隔离体可以分为取土颗粒和水一起还有取土颗粒两种。最终,得到渗透力等于水的重度与水头差的乘积,而单位土体所受的渗透力位水的重度与水力坡降的乘积,作用放向同水力坡降一致。这有一个比较有趣的地方,渗透力与水力坡降的方向一致但是渗流速度却不一定与水力坡降方向一致。具体再以后的帖子里再详细谈谈吧!
期待各位的回复!以后再补充吧。