5.1.3　渗透力定义及计算

5.1.3　渗透力定义及计算

1.渗透力

水在土体中流动时将受到土体颗粒的阻力，同时水对土体颗粒也产生一种作用力，这种由于渗流而作用于土体颗粒上的力称为渗透力。如图5.1可知，渗透水流从2-2截面流过厚度为L的试样到达1-1截面引起的水头损失为h，设试样的截面面积为A，则土体颗粒对渗流的总阻力为F=γwh A。

由于渗透速度很小，其惯性力可忽略不计，根据力的平衡条件，渗流作用于试样的总渗透力J与土体颗粒对水流的总阻力F大小相等、方向相反，即

设单位土体内的渗透力为j，则

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图5.1　渗透变形试验原理

2.渗透力的特性

（1）渗透力是一种体积力，单位为k N/m3。

（2）渗透力大小与水力坡降成正比。

（3）其作用方向与渗流方向一致。

3.渗透力对水利工程的作用

由于渗透力的作用方向与渗流方向一致，因此它对土体稳定的影响在不同的位置也是不一样的。如在闸、坝地基的上游，渗流方向自上而下，与土重力方向相同。渗透力对土体稳定有利，反之在下游出逸处，渗流方向自下而上，与土重力方向相反，则渗透力对土体的稳定不利。当向上的渗透力大于土的浮容重时，土粒就被渗流带走，开始发生渗透变形，将破坏工程的稳定性。