动水压力计算(借鉴分享)

1、滑水现象

轮胎的滑水现象，也称为滑水现象或者液面效应，是指汽车在路表覆盖有一层水膜的路面上行驶时，因轮胎与地面之间不能完全排除或无法排除路面水膜，从而出现汽车在水膜上行驶的现象。这时轮胎与路面的直接接触受到妨碍，水在这里起着润滑剂的作用，使摩擦系数减少。路面潮湿时，轮胎的接地面内只有一部分直接与路面接触，其余部分是通过水膜接触路面的。水膜介入的部分越大，摩擦系数越低。

只要路表覆盖有一定量的水膜，轮胎在水膜覆盖的路面上高速行驶时，那么由于流体的压力就会使轮胎上浮，必定存在有某种程度的不完全滑水发生。如果进一步提高车速，最终将导致轮胎与地面完全失去接触，轮胎便在路面的积水上面向前滑动。这种现象恰如滑水运动一样，卷入轮胎下面的水压力与轮胎的载荷相平衡，轮胎与路面完全失去接触。轮胎在水膜覆盖的路面上行驶，轮胎的胎面和路面之间的接触状态存在三种不同形式的接触区，分别是：挤压膜区，覆盖区，和牵引区，共三个区[1]。参见图1-1。这三个区域的接触形式很复杂，包含多种的摩擦与润滑类型。

轮胎前进方向

A B C

水膜

路面

图1-1轮胎与路面接触的3个分区

图1-1中的这三个区域不是固定不变的，当外界条件发生变化，接触部的区域划分也会发生变化。在一定限度内，水层越厚、车速越高，动水压力就越大，对车轮的举升力也就越大。图1-1中的A区也随之扩大，B区逐渐向C区移动，C逐渐减小。图1-2是轮胎在路面上行驶时拍摄的照片，随着速度的增加，胎面与路面的接触面积减少。当路面积水的举升力超过轮胎的负荷力足以把汽车抬起时，轮胎与路面就完全脱离接触了，而是与水膜接触的面积增大了，若这种举升力能够继续保持下去，则汽车可在水面上滑行。这种情况即为完全动力滑水。由于汽车的方向已失去控制，在水面上的滑行是飘忽不定的，故称为水漂（dynamic hydroplaning）。如果是在山区，车辆在这种状态下行驶，车辆会因为不受司机控制而滑向四周，而道路边缘又无交通保护设施，车辆就会翻向山谷而发生车祸。

Daughaday[2]认为：完全滑水时这三个区变为一个挤压膜区，完全在干的路面上行驶时这三个区又变为一个牵引区。由于轮胎和路面间没有水，就缺少了水在轮胎和路面间的润滑，因此挤压膜区域轮胎与路面大致上是没有相对运动的。在紧靠挤压膜区前面的区域里，轮胎与液体之间形成一个有限的楔角，由于楔角内液体的动量变化，建立起液体的上推力，这一上推力按轮胎对路面的前进速度的平方增加，在整个接触区域里，胎面单元在接触到路面上的大多数凸体以前，一定首先在它们的过程中压挤掉余下的水膜。覆盖区是水膜破裂的区域。在潮湿态下，轮胎与路面的真正接触只发生在牵引区，如果挤压过程能在最短的时间内完成，对一确定的车速，挤压膜区就越短，如果覆盖区长度不改变，则牵引区的长度就越长，轮胎的牵引力就会越大。他认为润滑状态可以分为两大类，一类是淹没状态，一类是潮湿状态，但淹没状发生时，轮胎的胎面沟和路面的平均空穴宽度结合起来，就能在特定的路段的平均最大车速下，在轮胎和道路间的接触区之间排走足够的水量。在研究中他还发现由于路面排水不同的设计，特定路段的平均最大车速也不尽相同。随着最大速度的提高，轮胎面与路面

之间由于接触时间在减小，因而其的最大摩擦系数却不断减小，并且最大速度点前后的最大摩擦系数不会连续。潮湿状态下，路面凸体顶端的微观粗糙度起着非常重要的作用，它能把覆盖区的液膜刺破，使接触面进入牵引区。Browne对动力滑水的研究表明，滑水的主要问题是正确的入口条件的确立，但只是基于光滑表面迭行研究，没有进一步对粗糙表面如何对动力滑水的作用进行研究。

图1-2在积水中行驶的轮胎

导致发生滑水的根本原因有三条，一是道路表面状况[3]（主要针对道路表面粗糙情况），路面粗糙度对轮胎的湿牵引性能影响较大。路面越粗糙，轮胎的湿牵引性能越好。路面越光滑，轮胎的湿牵引性能越低。二是轮胎花纹的排水能力和胎面花纹对潮湿路面上胎面单元附着性能，胎面花纹[4]对胎面单元的湿附着性能的提高作用明显，在相同的外部条件下，交叉花纹在本文建立的几种花纹模型中具有最好的湿附着性能。楔角对各种花纹胎面单元的压力分布均有较大影响，外载荷对胎面单元的附着性能影响明显。由于胎面花纹的排水作用[5]，花纹对其附近部位的液体压力的拉低作用非常明显，不同花纹胎面单元的压力分布也有很大不同。滑动速度越大，胎面单元的动压效应越强，胎面单元的附着性能也越差。但在本文选取的外载荷条件下，滑动速度对潮湿路面上胎面单元的附着性能影响较小。三是天气状况。对这几方面有重大影响的因素主要是：降雨水文（包括降雨强度以及降雨历时）、轮胎、车速、路面构造、下渗率、路面坡度和坡面的排水长度。从道路的功能而言，防止滑水，主要从路面表面构造、下渗率、路面坡度以及排水长度等几个方面入手，提高行车的安全性。

许多交通事故数据分析表明，潮湿的路面是引起交通事故的重要因素。这是由于汽车在潮湿的路面上行驶时，路面上存在一定厚度的水膜，轮胎与路面之间的摩擦系数明显降低，汽车的制、驱动能力和转向能力部分或完全丧失所致。而摩擦系数是保证汽车安全行驶的基本条件，当其降低时，汽车产生的牵引力和路面对汽车产生的摩擦力就会失去平衡，导致汽车不能按预定方向行驶，从而产生事故隐患。

汽车在潮湿路面上行驶时，随着车速的提高，因路面条件（主要针对道路表面粗糙情况）和水膜厚度（会影响轮胎面和路面之间的附着系数）的不同，轮胎可以产生动力滑水现象，也可以产生粘性滑水两种滑水现象。从这两个滑水的定义可以看出，这两种滑水现象都对汽

车的行车安全造成严重危害。动力滑水（完全动力滑水）是在路面有积水情况下，随着车速的提高，在轮胎胎面与路面之间产生动水压力，使轮胎与路面因此逐渐分离开来，最终使轮胎胎面完全支承于水膜之上，而不是支承于路面上的现象。发生完全动力滑水时，一般当水膜厚度超过1mm，液体的惯性效应就会占据主导的地位。完全动力滑水导致轮胎面与路面之间传递的制动力、驱动力和转向作用力丧失。在完全动力滑水开始之前，随着车速的提高，流体动压力引起轮胎面与路面之间的接触区域逐渐减小，这一过渡状态可以在很宽的车速范围内发生，称为部分动力滑水现象。部分动力滑水导致轮胎摩擦系数减小，车辆的牵引能力和方向控制能力降低，制动距离会增长。粘性滑水[6]是指在潮湿天气或雨后，路面上存在很薄的一层水膜（约为0.01～0.2mm），当车辆在有积水的路面上行驶时，随着行车速度的提高，由于弹性流体动力润滑机理，依附在在路面上的水膜破坏了胎面单元与路面之间的密切接触，而使胎面与水膜接触，降低了路面摩擦系数，引起轮胎相对于路面滑动的现象。当发生粘性滑水时，液体的粘性效应占据主导地位。粘性滑水导致轮胎的薄膜湿牵引能力降低或完全丧失。可以看出，无论是动力滑水，还是粘性滑水，都会影响汽车的行驶，使汽车不能按照原先的计划行驶，而是要受到水膜厚度的制约，水膜厚度处于不同的范围，就会产生不同的滑水现象，对汽车行驶的影响也不同。

与动力滑水相比，轮胎的粘性滑水问题更为严重。这是因为，首先粘性滑水更容易发生，即粘性滑水可以在很薄的水膜和较低的车速下发生，而动力滑水的发生需要建立在一定厚度的水膜的基础上的，另外还还需要一定的车速才能发生。其次，路面上的薄层水膜难以利用机械方式加以清除，因此就很容易发生粘性滑水，但是动力滑水的问题就相对比较容易解决，比如可以用采取排水措施把路面积水排掉，或者通过交通管制措施，可以保证此类隐患的出现。

综上所述，当车辆在有水膜覆盖的路面上高速行驶时，由于轮胎挤压水膜，使水膜受挤产生一定的变形，当变形过大时，就会产生的动水压力使得轮胎与路面脱离接触，使轮胎沿路面积水滑行，从而发生滑水现象。对于安全行车来讲，这是十分危险的行为，如果轻微发生滑水，使车辆本身受到损害，如果发生严重滑水，必须采取各种措施来防止滑水的发生。对于轮胎而言，可以提高胎压以及胎面花纹深度；对于路面而言[7]，增加表面的纹理深度，提高路表坡度，减小路表水膜厚度，这些措施都可以降低发生滑水的机率。还可以利用科技力量实施监控[8]，加强路面巡逻管控力度。我们要充分利用好现有超速监控设施，依托各种科技装备，一方面加大测速强度，延长测速时间，最大限度的监控和抓拍超速违法车辆。另一方面采用流动设施和固定设施相互结合的办法，尽量扩大监控范围。在添置监控设施时要注意具体参数，一定要选择具有全天候监控、高速抓拍、远程控制等功能的高像素设施，避免“拍不到”和“拍到不能用”等问题发生。路面的执勤巡逻民警在巡逻过程中要加强对超速违法行为的监管，可以利用流动监控设施予以记录，或者通过喊话方式责令纠正，或者跟随进入收费站、服务区指出违法行为并予以纠正。必要时，各大队可以集中行动，采用主线测速，服务区纠正并处罚的方式严厉打击超速驾驶违法行为，并通过各种媒体宣传，扩大影响范围，起到警示作用。在三种滑水中，动力滑水最为常见，也最为主要，有必要对此进行分析研究。

2、对形成滑水现象的动水压力的分析

滑水问题可以看作轮胎与路面接触区域之间水膜被轮胎挤压到一定程度，产生动水压力，当动水压力达到一定的程度，从而使路面积水沿着一定的方向被排出。可以把汽车速度看作加载后的速度，如果速度越快，则加载速度越快。把水膜的一部分厚度看作需要排出的水的数量的依据[9]。当轮胎与路面接触区域之间的积水能够在加载时间内排出，不会影响到车辆

的正常行驶，则被认为不发生滑水，反之则发生滑水。一方面，只要路表覆盖有一定量的积水时，车辆在水膜覆盖的路面上以很高的速度行驶时，由于路面积水和轮胎接触的时间过短，它们之间引起的动水压力还达不到一定程度，从而使轮胎与路面间实际接触区域内的水就可能没有被完全排出，那么由于动水压力的存在，就会使轮胎上浮，在一定程度上，必定使轮胎与路面之间不能够充分的接触，从而降低了轮胎在路面上的附着能力。另一方面，路表面的水不能被排除走，残余的路面积水就会沿着一定的“通道”渗透到路面结构内部，使路面沥青混合了料内的空隙，被水占据着，由于沥青材料与周围集料的粘结能力需要一定的沥青稠度做保证，而水稀释了沥青的稠度，从而降低了这种粘结，从而使粘附在集料表面的沥青颗粒发生剥落，形成了水损坏现象，它是是沥青路面早期损坏的关键因素，反复的动水压力是造成这一现象的主要原因之一[9]。

3、影响因素

从对产生动水压力的原因及对动水压力的公式推导，可以看出，一是道路表面状况（主要针对道路表面粗糙情况）; 二是轮胎花纹（花纹的种类及样式）;三是行车速度；四是楔角的大小都会对动水压力的大小产生重要影响，五是初始高度；六是持续时间。因此这六类要素可以认为是动水压力的影响因素，从对于大多数高速公路路面产生的滑水现象的分析可知，这六个影响因素会交互作用，从而产生动水压力，针对这种情况，下面根据文献[10]分十二种情况（假设粗糙度σ=0.3mm为默认情况）：

3-1、在一定粗糙度时，不同高度对液体压力的作用规律

图5-1是楔角0.40、不同初始高度时液体压力分布曲线的比较。从图中可以看出不同初始高度时，对液体压力的影响分布基本一致，只是与其它初始高度相比，当初始高度很小时，在刚开始的液体压力一样，但随着时间的增加，初始高度很小液体压力会比其他稍大的初始高度所对应的液体压力明显增大，在0.8秒之后到结束趋于一致。

图5-1 σ=0.3mm、不同高度压力曲线

（此图取自文献）

3-2、在一定粗糙度、楔角及车速时，不同高度及不同时刻对液体压力的作用规律图5-2表示出的是楔角0. 40时，不同的初始高度下不同时刻液体承载曲线图。可以看出随初始高度的减小，液体压力不但大小不变，分布也基本相同。不同初始高度对液体承载影响不大，只有当初始高度减小到一定数值时，液体压力开始减小，这说明表面形貌承载在增大。

（a）高度1mm （b）高度0.5mm （c）高度0.1mm

图5-2速度5m/s、楔角0. 40, σ =0. 3mm、不同高度、不同时刻压力曲线

（此图取自文献）

3-3、在一定粗糙度时，不同速度对液体压力的作用规律

图5-3是楔角0. 40、不同车速时液体压力分布曲线的比较，滑动速度越低，低端压力变低，但压差增大，高端压力变低，滑动速度越高，与滑动速度较低处相比，低端压力基本无变化，但高端压力明显变大。

图5-3 σ =0.3mm、不同速度的压力曲线

（此图取自文献）

3-4、在一定楔角时，不同速度及不同时刻对液体压力的作用规律

图5-4是液体压力曲线图，随着时间的增加，液体承载的最高点压力逐渐减小，并渐渐向低端的方向移动，滑动速度越低，移动倾向越明显，滑动速度越高，移动倾向不如滑动速度越低的明显，产生的原因是滑动速度低，有一部分液体压力被形貌为微凸体所承载，所以会变化明显。

（a）速度为0 （b）速度10m/s （c）速度20m/s 图5-4楔角0.40、不同速度、不同时刻压力曲线

（此图取自文献）

3-5、在一定粗糙度及车速时，不同楔角及不同时刻对液体压力的作用规律图5-5表示出的是滑动速度5m/s时，不同楔角时不同时刻液体承载曲线图。可以看出随时间的增加，液体压力无论在低端还是在高端都有减小现象，最大压力也在减小，压力分布也变化较小。但楔角为2.80楔角时，液体承载在低端随时间的增大有增大的趋势，到达最高端后，然后液体压力有减小现象，并且随时间变化并不明显。楔角为5.70时，液体压力先急剧增大，到一定值时，液体压力开始急剧减小，直到0. 00I8秒，画中显示的液体压

第四章 静水压力计算习题及答案

第四章静水压力计算 一、是非题 1O重合。 2、静止液体中同一点各方向的静水压强数值相等。 3、直立平板静水总压力的作用点与平板的形心不重合。 4、静止水体中,某点的真空压强为50kPa，则该点相对压强为-50kPa。 5、水深相同的静止水面一定是等压面。 6、静水压强的大小与受压面的方位无关。 7、恒定总流能量方程只适用于整个水流都是渐变流的情况。 二、选择题 1、根据静水压强的特性，静止液体中同一点各方向的压强 （1）数值相等 （2）数值不等 （3）水平方向数值相等 （4）铅直方向数值最大 m，则该点的相对压强为 2、液体中某点的绝对压强为100kN/2 m （1）1kN/2 m （2）2kN/2 m （3）5kN/2 m （4）10kN/2 m，则该点的相对压强为 3、液体中某点的绝对压强为108kN/2 m （1）1kN/2 m （2）2kN/2 m （3）8kN/2 m （4）10kN/2 4、静止液体中同一点沿各方向上的压强 （1）数值相等 （2）数值不等 （3）仅水平方向数值相等 5、在平衡液体中，质量力与等压面 （1）重合 （2）平行 （3）正交 6、图示容器中有两种液体，密度ρ2 > ρ1 ，则A、B 两测压管中的液面必为 （1）B 管高于A 管 （2）A 管高于B 管 （3）AB 两管同高。

7、盛水容器a 和b 的测压管水面位置如图(a)、(b) 所示，其底部压强分别为pa和pb。若两容器内水深相等，则pa和pb的关系为 （1）pa>pb （2）pa< pb （3）pa=pb （4）无法确定 8 （1）牛顿 （2）千帕 （3）水柱高 （4）工程大气压 三、问答题 1、什么是相对压强和绝对压强？ 2、在什么条件下“静止液体内任何一个水平面都是等压面”的说法是正确的？ 3、压力中心D和受压平面形心C的位置之间有什么关系？什么情况下D点与C点重合？ 4、图示为几个不同形状的盛水容器，它们的底面积AB、水深h均相等。试说明： （1）各容器底面所受的静水总压力是否相等？ （2）每个容器底面的静水总压力与地面对容器的反力是否相等？并说明理由（容器的重量不计）。 四、绘图题 1、绘出图中注有字母的各挡水面上的静水压强分布。

动水压力计算(借鉴分享)

1、滑水现象 轮胎的滑水现象，也称为滑水现象或者液面效应，是指汽车在路表覆盖有一层水膜的路面上行驶时，因轮胎与地面之间不能完全排除或无法排除路面水膜，从而出现汽车在水膜上行驶的现象。这时轮胎与路面的直接接触受到妨碍，水在这里起着润滑剂的作用，使摩擦系数减少。路面潮湿时，轮胎的接地面内只有一部分直接与路面接触，其余部分是通过水膜接触路面的。水膜介入的部分越大，摩擦系数越低。 只要路表覆盖有一定量的水膜，轮胎在水膜覆盖的路面上高速行驶时，那么由于流体的压力就会使轮胎上浮，必定存在有某种程度的不完全滑水发生。如果进一步提高车速，最终将导致轮胎与地面完全失去接触，轮胎便在路面的积水上面向前滑动。这种现象恰如滑水运动一样，卷入轮胎下面的水压力与轮胎的载荷相平衡，轮胎与路面完全失去接触。轮胎在水膜覆盖的路面上行驶，轮胎的胎面和路面之间的接触状态存在三种不同形式的接触区，分别是：挤压膜区，覆盖区，和牵引区，共三个区[1]。参见图1-1。这三个区域的接触形式很复杂，包含多种的摩擦与润滑类型。 轮胎前进方向 A B C 水膜 路面 图1-1轮胎与路面接触的3个分区 图1-1中的这三个区域不是固定不变的，当外界条件发生变化，接触部的区域划分也会发生变化。在一定限度内，水层越厚、车速越高，动水压力就越大，对车轮的举升力也就越大。图1-1中的A区也随之扩大，B区逐渐向C区移动，C逐渐减小。图1-2是轮胎在路面上行驶时拍摄的照片，随着速度的增加，胎面与路面的接触面积减少。当路面积水的举升力超过轮胎的负荷力足以把汽车抬起时，轮胎与路面就完全脱离接触了，而是与水膜接触的面积增大了，若这种举升力能够继续保持下去，则汽车可在水面上滑行。这种情况即为完全动力滑水。由于汽车的方向已失去控制，在水面上的滑行是飘忽不定的，故称为水漂（dynamic hydroplaning）。如果是在山区，车辆在这种状态下行驶，车辆会因为不受司机控制而滑向四周，而道路边缘又无交通保护设施，车辆就会翻向山谷而发生车祸。 Daughaday[2]认为：完全滑水时这三个区变为一个挤压膜区，完全在干的路面上行驶时这三个区又变为一个牵引区。由于轮胎和路面间没有水，就缺少了水在轮胎和路面间的润滑，因此挤压膜区域轮胎与路面大致上是没有相对运动的。在紧靠挤压膜区前面的区域里，轮胎与液体之间形成一个有限的楔角，由于楔角内液体的动量变化，建立起液体的上推力，这一上推力按轮胎对路面的前进速度的平方增加，在整个接触区域里，胎面单元在接触到路面上的大多数凸体以前，一定首先在它们的过程中压挤掉余下的水膜。覆盖区是水膜破裂的区域。在潮湿态下，轮胎与路面的真正接触只发生在牵引区，如果挤压过程能在最短的时间内完成，对一确定的车速，挤压膜区就越短，如果覆盖区长度不改变，则牵引区的长度就越长，轮胎的牵引力就会越大。他认为润滑状态可以分为两大类，一类是淹没状态，一类是潮湿状态，但淹没状发生时，轮胎的胎面沟和路面的平均空穴宽度结合起来，就能在特定的路段的平均最大车速下，在轮胎和道路间的接触区之间排走足够的水量。在研究中他还发现由于路面排水不同的设计，特定路段的平均最大车速也不尽相同。随着最大速度的提高，轮胎面与路面

水的流量与管径的压力的计算公式

1、如何用潜水泵的管径来计算水的流量 Q=4.44F*((p2-p1)/ρ）0.5 流量Q，流通面积F，前后压力差p2-p1，密度ρ，0.5是表示0.5次方。以上全部为国际单位制。适用介质为液体，如气体需乘以一系数。 由Q＝F*v可算出与管径关系。 以上为稳定流动公式。 2、请问流水的流量与管径的压力的计算公式是什么？ 管道的内直径205mm,高度120m,管道长度是1800m,请问每小时的流量是多少？管道的压力是多少，管道需要采用多厚无缝钢管？ 问题补充： 从高度为120米的地方用一根管道内直径为205mm管道长度是1800米放水下来,请问每个小时能流多少方水？管道的出口压力是多少?在管道出口封闭的情况下管道里装满水,管道底压力有多大 Q=[H/（SL）]^(1/2) 式中管道比阻S=10.3*n^2/(d^5.33)=10.3*0.012^2/(0.205^5.33)=6.911 把H=120米，L=1800米及S=6.911代入流量公式得 Q=[120/（6.911*1800）]^(1/2) = 0.0982 立方米/秒= 353.5 立方米/时 在管道出口封闭的情况下管道里装满水,管道出口挡板的压力可按静水压力计算： 管道出口挡板中心的静水压强P=pgH=1000*9.8*180=1764000 帕 管道出口挡板的静水总压力为F： F=P*（3.14d^2 /4）=1764000*（3.14*0.205^2 /4）=58193.7 牛顿 3、管径与流量的计算公式 请问2寸管径的水管,在0.2MPA压力的情况下每小时的流量是多少?这个公式是如何计算出来的? 流体在水平圆管中作层流运动时，其体积流量Q与管子两端的压强差Δp，管的半径r，长度L，以及流体的粘滞系数η有以下关系： Q=π×r^4×Δp/(8ηL) 4、面积，流量，速度，压力之间的关系和换算方法、 对于理想流体，管道中速度与压强关系：P + ρV2/2 = 常数，V2表示速度的平方。 流量=速度×面积,用符号表示 Q =VS 5、管径、压力与流量的计算方法 流体在一定时间内通过某一横断面的容积或重量称为流量。用容积表示流量单位是L/s或 （`m^3`/h）；用重量表示流量单位是kg/s或t/h。 流体在管道内流动时，在一定时间内所流过的距离为流速，流速一般指流体的平均流速，单位

水流量计算公式

水管网流量简单算法如下： 自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。 如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式， 管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。 水力学教学辅导 第五章有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1）简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分

为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 （5—2） （2）短管淹没出流计算公式 （5—3） 式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数 （5—4） 请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。 （3）简单管道短管水力计算的类型 简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。 这类问题实际是求通过流量Q 时管道的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管流速，以判别管是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。 3）已知管线布置、输水流量Q 和作用水头H ，求输水管的直径 d 。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1

孔隙压力有效应力和排水

第六章 孔隙压力、有效应力和排水 引言 通常所说的土是由固体颗粒和水两部分组成的，基础或挡墙上的荷载包含土颗粒和孔隙水上面的应力两部分。在没有土颗粒的船体外表面，法向应力就等于水压力；而在没有水的装有糖的盆底，应力就等于所装的糖的重量。问题就是土颗粒应力和孔隙水压力的哪种组合决定着土的性质。要研究这个问题，我们首先研究地基中的应力和水压力。 地基中的应力 在地基中，某一深度的竖向应力是由上面的一切东西的重量产生的——土颗粒、水和基础，所以应力随着深度的增加而增大。图(a)中的竖向应力为： z z γσ= 其中γ为土的容重（见节）。如果地基在水平面以下或者在湖底、海底的话（如图(b)所示），竖向应力计算公式就变为： w w z z z γγσ+= 如果在基础或路堤表面有荷载q 作用的话（如图(c)所示），那么竖向应力计算公式就变为： q z z +=γσ 这里面的γ是单位体积的土颗粒和水重量之和。因为z σ是由土体的总重量产生的，所以成为总应力。注意，图(b)中所示的湖中的水把总应力作用在底部同玻璃杯中的水把总应力作用在杯底的方式相同。土颗粒的重度变化不大，一般来讲，饱和土的3 /20m kN ≈γ，干土的3/16m kN ≈γ，水的3/10m kN ≈γ。 同时也有水平向的总应力h σ，但是在z σ和h σ之间没有简单的关系。在以后的章节我们会对水平向的应力进行研究。 地下水和孔隙水压力 饱和土的孔隙水中存在的压力叫做孔隙水压力u 。在竖管中经常用w h 来简单地代替，

如图所示。当系统处于平衡状态时，竖管内部和外部的水压力相等，因此得到： w w h u γ= 当竖管中的水位低于地表面时（如图(a)所示），就称为地下水位。如果土中水是静止的，那么地下水位面就像湖面一样是水平的。然而，就像我们后面将要见到的那样，如果地下水位面不是水平的，那么土孔隙中就存在水的渗流。图(a)中地下水位面处孔隙水压力为零（这就是叫做地下水位），水位以下为正值，问题就出来了：地下水位面以上孔隙水压力是什么样的呢？ 图说明了地表面和地下水位面之间的土中孔隙水压力的变化情况。在地表面处有一层孔压为零的干土，这种情况很少见到，但是在高潮水面以上的海滩可以发现这种现象。在地下水面以上的一小部分，由于土中孔隙的毛细作用，土体是饱和的。在这一区域，孔隙水压力是负值，计算公式如下： w w h u γ-=

压力与流速的计算公式

压力与流速的计算公式 没有“压力与流速的计算公式”。流体力学里倒是有一些类似的计算公式，那是附加了很多苛刻的条件的，而且适用的范围也很小。 1，压力与流速并不成比例关系，随着压力差、管径、断面形状、有无拐弯、管壁的粗糙度、是否等径/流体的粘度属性……，无法确定压力与流速的关系。 2，如果你要确保流速，建议你安装流量计和调节阀。也可以考虑定容输送。 要使流体流动，必须要有压力差（注意：不是压力！），但并不是压力差越大流速就一定越大。当你把调节阀关小后，你会发现阀前后的压力差更大，但流量却更小。 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算， L是管的长度， v是管道出流的流速， R是水力半径R=管道断面面积/内壁周长=r/2， C是谢才系数C=R^(1/6)/n， n是糙率，其大小视管壁光洁程度，光滑管至污秽管在0.011至0.014之间取 列举五种判别明渠水流三种流态的方法 [ 标签：明渠,水流,方法 ] （1）明渠水流的分类 明渠恒定均匀流 明渠恒定非均匀流 明渠非恒定非均匀流 明渠非恒定均匀流在自然界是不可能出现的。 明渠非均匀流根据其流线不平行和弯曲的程度，又可以分为渐变流和急变流。 （2）明渠梯形断面水力要素的计算公式： 水面宽度 B = b+2 mh （5—1） 过水断面面积 A =（b+ mh）h （5—2） 湿周（5—3） 水力半径（5—4）

式中：b为梯形断面底宽，m为梯形断面边坡系数，h为梯形断面水深。 （3）当渠道的断面形状和尺寸沿流程不变的长直渠道我们称为棱柱体渠道。 （4）掌握明渠底坡的定义，明渠有三种底坡：正坡（i＞0）平坡（i=0）和逆坡（i＜0。 明渠均匀流特性和计算公式 （1）明渠均匀流的特征： a）均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变，特别是水深h沿程不变，这个水深也称为正常水深。 b）过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不变。 c）总水头线坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等，J = Js = I。 即水流的总水头线、水面线和渠底线三条线平行。 从力学意义上来说：均匀流在水流方向上的重力分量必须与渠道边界的摩擦阻力相等才能形成均匀流。因此只有在正坡渠道上才可能形成均匀流。 （2）明渠均匀流公式 明渠均匀流计算公式是由连续性方程和舍齐公式组成的，即 Q = A v （5—5）（5—5） 也可表示为：（5—7） 曼宁公式为（5—8） 式中K是流量模数，它表示当底坡为i = 1的时候，渠道中通过均匀流的流量。 水在管道内的流速与水所受的压力有关系吗？ [ 标签：管道流速,流速,关系 ] 水在一根管道内的流速与他所受的压力有什么关系？加上管道对水的阻力之后呢？ 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算，

水土压力计算示例

4.1 基坑围护墙内、外的土压力、水压力计算 4.1.1主动土压力的计算 按照水土分算原则计算土压力时，可采用总应力抗剪强度指标按下式计算主动土压力。 ()a a i i a K C K h q p 2-+=∑γ 式中，a p ——计算点处的主动土压力强度（kPa ），0≤a p 时，取0=a p ； i γ——计算点以上各土层的重度（kN/m 3） ，地下水位以上取天然重度，地下水位以下取水下重度； i h ——各土层的厚度（m ）； a K ——计算点处土的主动土压力系数，() 245tan 2?-= a K ； C 、?——计算点处土的总应力抗剪强度指标。按三轴固结不排水试验或直剪固结快剪试验峰值强度指标取用。 计算式： ①填土 () 33.021045tan 21=-= a K ; 在水位以上 ()1111112a a a K C K h r q p -''+='; m h 01 ='； ())(6.633.0233.002011Kpa p a =?-?+='； m h 5.01 ='； ())(57.933.00233.05.0182012Kpa p a =?-??+='。 在水位以下 ()111111 112a a a K C K h r h r q p -+''+=； m h 01=； ())(57.933.00233.05.0182011Kpa p a =?-??+=； m h 11=； ())(21.1233.00233.0185.0182012Kpa p a =?-??+?+=。 ②褐黄色粉质粘土 () 49.02045tan 22=-= a K ； ()22222111 122a a a K C K h r h r h r q p -++''+=；

渗流孔隙水压力的计算

顺流减压，逆流增压—扫地僧 最近大家问了很多渗流的问题，自己也好好总结了一下。岩土考试涉及到渗流情况的孔隙水压力计算时，基本都可归结为8个字：顺流减压，逆流增压。渗流可以理解为水流，流速很慢的水流，沿渗流方向移动，相当于顺流而下，受到的水压力减小，即为顺流减压。逆渗流方向移动，相当于逆流而上，压力增大，即为逆流增压。 任意点D 的孔隙水压力万能公式： 1、按顺流减压:（从总水头高处往低处计算是即为顺流向） 2D u H x i =-? ， /i h L =? 2、按逆流增压: （从总水头低处往高处 计算是即为逆流向）112()()/D u H L x i H L x h L H x i =+-?=+-??=-?（注：式中H1、H2分别为逆流向和顺流向D 点的静水压力水头） 力学原理解释：x i ?为计算段总水头损 失1h ，总水头损失=压力水头损失+位置水 头损失，发生渗流的情况与无渗流时（静水）相比较，位置水头差不变，故总水头损失1h 等于相对于静水时的压力水头损失（水头损失全部由压力水头承担），此段话比较绕，理解不了也没关系，下面以顺流减压进行推导。 以黏土层底面为基准面，A 点总水头：2H H x =+ 计算段总水头损失：1h x i =? D 点总水头： 12H H h H x x i '=-=+-? D 点位置水头：x D 点压力水头：1D u H x H x i '=-=-? 实战中的运用： 此方法实际就是上述的顺流减压公式。

此方法实际就是上述的顺流减压公式。 若按逆流曾压则为：30+45/2=52.5 此题若按顺流减压则为： ()22sin 28 6sin 28666sin 286cos 28w i h i ==-??=-?=?

孔隙压力、有效应力和排水

第六章 孔隙压力、有效应力和排水 6.1 引言 通常所说的土是由固体颗粒和水两部分组成的，基础或挡墙上的荷载包含土颗粒和孔隙水上面的应力两部分。在没有土颗粒的船体外表面，法向应力就等于水压力；而在没有水的装有糖的盆底，应力就等于所装的糖的重量。问题就是土颗粒应力和孔隙水压力的哪种组合决定着土的性质。要研究这个问题，我们首先研究地基中的应力和水压力。 6.2 地基中的应力 在地基中，某一深度的竖向应力是由上面的一切东西的重量产生的——土颗粒、水和基础，所以应力随着深度的增加而增大。图6.1(a)中的竖向应力为： z z γσ= (6.1) 其中γ为土的容重（见5.5节）。如果地基在水平面以下或者在湖底、海底的话（如图 6.1(b)所示），竖向应力计算公式就变为： w w z z z γγσ+= (6.2) 如果在基础或路堤表面有荷载q 作用的话（如图6.1(c)所示），那么竖向应力计算公式就变为： q z z +=γσ (6.3) 这里面的γ是单位体积的土颗粒和水重量之和。因为z σ是由土体的总重量产生的，所以成为总应力。注意，图6.1(b)中所示的湖中的水把总应力作用在底部同玻璃杯中的水把总应力作用在杯底的方式相同。土颗粒的重度变化不大，一般来讲，饱和土的3 /20m kN ≈γ，干土的3/16m kN ≈γ，水的3/10m kN ≈γ。 同时也有水平向的总应力h σ，但是在z σ和h σ之间没有简单的关系。在以后的章节我们会对水平向的应力进行研究。 6.3 地下水和孔隙水压力 饱和土的孔隙水中存在的压力叫做孔隙水压力u 。在竖管中经常用w h 来简单地代替，

如图6.2所示。当系统处于平衡状态时，竖管内部和外部的水压力相等，因此得到： w w h u γ= (6.4) 当竖管中的水位低于地表面时（如图 6.2(a)所示），就称为地下水位。如果土中水是静止的，那么地下水位面就像湖面一样是水平的。然而，就像我们后面将要见到的那样，如果地下水位面不是水平的，那么土孔隙中就存在水的渗流。图6.2(a)中地下水位面处孔隙水压力为零（这就是叫做地下水位），水位以下为正值，问题就出来了：地下水位面以上孔隙水压力是什么样的呢？ 图6.3说明了地表面和地下水位面之间的土中孔隙水压力的变化情况。在地表面处有一层孔压为零的干土，这种情况很少见到，但是在高潮水面以上的海滩可以发现这种现象。在地下水面以上的一小部分，由于土中孔隙的毛细作用，土体是饱和的。在这一区域，孔隙水压力是负值，计算公式如下： w w h u γ-= (6.5)

水土压力计算示例

4.1 基坑围护墙、外的土压力、水压力计算 4.1.1主动土压力的计算 按照水土分算原则计算土压力时，可采用总应力抗剪强度指标按下式计算主动土压力。 ()a a i i a K C K h q p 2-+=∑γ 式中，a p ——计算点处的主动土压力强度（kPa ），0≤a p 时，取0=a p ； i γ——计算点以上各土层的重度（kN/m 3），地下水位以上取天然重度，地下水位以下取水下重度； i h ——各土层的厚度（m ）； a K ——计算点处土的主动土压力系数，()245tan 2?-=οa K ； C 、?——计算点处土的总应力抗剪强度指标。按三轴固结不排水试验或直剪固结快剪试验峰值强度指标取用。 计算式： ①填土 () 33.021045tan 21=-=οοa K ; 在水位以上 ()1111112a a a K C K h r q p -''+='; m h 01='； ())(6.633.0233.002011Kpa p a =?-?+='； m h 5.01='； ())(57.933.00233.05.0182012Kpa p a =?-??+='。 在水位以下 ()111111 112a a a K C K h r h r q p -+''+=； m h 01=； ())(57.933.00233.05.0182011Kpa p a =?-??+=； m h 11=； ())(21.1233.00233.0185.0182012Kpa p a =?-??+?+=。 ②褐黄色粉质粘土

()49.022045tan 22=-=οοa K ； ()22222111 122a a a K C K h r h r h r q p -++''+=； m h 02=； ()49.018249.0185.0182021?-??+?+=a p )(07.7Kpa -=； m h 5.12=； ()49.018249.05.16.8185.0182022?-??+?+?+=a p )(75.0Kpa -= ； ③淤泥质粉质粘土夹砂 ()74.025.845tan 23=-=οοa K ； ()3333322111 132a a a K C K h r h r h r h r q p -+++''+=； m h 03=； ()74.05.23274.05.16.8185.0182031?-??+?+?+=a p )(49.3Kpa -=； m h 9.43=； ()74.09.48.75.16.8185.0182032??+?+?+?+=a p 74.05.232?- )(41.18Kpa =； ④淤泥质粘土 ()6.023.1445tan 24=-=οοa K ； ()444443322111 142a a a K C K h r h r h r h r h r q p -++++''+=； m h 04=； )9.909.48.75.16.8185.01820(41?+?+?+?+?+=a p 6.01326.0??-? )(69.37Kpa =； m h 9.94=； ()9.979.48.75.16.8185.0182042?+?+?+?+?+=a p 6.08.926.0?-?

水工挡土墙计算

§2-1 水工建筑物的荷载计算 水工建筑物上的作用有：重力、水作用、渗透作用力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。 一、自重 W=V γ 一般素砼取23.5~24kN/m 3，钢筋砼取24.5~25kN/m 3，浆砌石取21.5~23kN/m 3，对土石坝的材料重度应根据具体性能及不同部位，分别取湿重度、干重度、饱和重度、浮重度等几种情况计算。 水工建筑物上永久固定设备，如闸门、启闭机等，其自重标准值采用设备标牌重量 作用分项系数：大体积混凝土、土石坝取1.0；对普通水工混凝土、金属结构（设备）取1.05，当自重对结构有利时取0.95。地下工程的混凝土衬砌取1.1，其对结构有利时取0.9。 二、水压力 水体对各种水工结构均发生作用，作用结果是对结构产生水压力，其可分为静水压力和动水压力。 1．静水压力 水体静止状态下对某结构表面的作用力称为静水压力 （1）作用在坝、闸等结构面上的水压力 P H =2 2 1H w γ P V =w w V γ （2）管道及地下结构上的水压力计算。 内水压力：作用在管道内壁上的静水压力； 外水压力：作用于管道或衬砌外侧的水压力。 对内水压力，为计算方便，常将其分解成均匀内水压力和非均匀内水压力两部分。 h p w wr γ=' )cos 1(' 'θγ-=i w wr r p 对有压隧洞的砼衬砌的外水压强标准值可按式（2-6）计算。 e e ek H p ωγβ= （2-6） 式中：ek p ——作用于衬砌上的外水压强标准值（KN/m 2 ）； e β——外水压力折减系数，可按表2-1采用； e H ——作用水头(m)，按设计采用的地下水位线与隧洞中心线的 高差确定。 同内水压力一样，外水压力也可分解成均匀外水压力和非均匀外水压力。 非均匀外水压力的合力方向垂直向上，合力的大小应等于单位洞长排开水体的重量。 2．动水压力

孔隙压力、有效应力和排水

孔隙压力、有效应力和排水

第六章 孔隙压力、有效应力和排水 6.1 引言 通常所说的土是由固体颗粒和水两部分组成的，基础或挡墙上的荷载包含土颗粒和孔隙水上面的应力两部分。在没有土颗粒的船体外表面，法向应力就等于水压力；而在没有水的装有糖的盆底，应力就等于所装的糖的重量。问题就是土颗粒应力和孔隙水压力的哪种组合决定着土的性质。要研究这个问题，我们首先研究地基中的应力和水压力。 6.2 地基中的应力 在地基中，某一深度的竖向应力是由上面的一切东西的重量产生的——土颗粒、水和基础，所以应力随着深度的增加而增大。图6.1(a)中的竖向应力为： z z γσ= (6.1)

其中γ为土的容重（见5.5节）。如果地基在水平面以下或者在湖底、海底的话（如图6.1(b)所示），竖向应力计算公式就变为： w w z z z γγσ+= (6.2) 如果在基础或路堤表面有荷载q 作用的话（如图6.1(c)所示），那么竖向应力计算公式就变为： q z z +=γσ (6.3) 这里面的γ是单位体积的土颗粒和水重量之和。因为z σ是由土体的总重量产生的，所以成为总应力。注意，图6.1(b)中所示的湖中的水把总应力作用在底部同玻璃杯中的水把总应力作用在杯底的方式相同。土颗粒的重度变化不大，一般来讲，饱和土的3/20m kN ≈γ，干土的3/16m kN ≈γ，水的3 /10m kN ≈γ。 同时也有水平向的总应力h σ，但是在z σ和h σ之间没有简单的关系。在以后的章节我们会对水平向的应力进行研究。 6.3 地下水和孔隙水压力 饱和土的孔隙水中存在的压力叫做孔隙水压力u 。在竖管中经常用w h 来简单地代替，如图6.2所示。当系统处于平衡状态时，竖管内部和

流体力学第五章压力管路的水力计算

第五章压力管路的水力计算 主要内容 长管水力计算 短管水力计算 串并联管路和分支管路 孔口和管嘴出流 基本概念： 1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压） 注：输送气体的管路都是压力管路。 2、分类： 按管路的结构特点，分为 简单管路：等径无分支 复杂管路：串联、并联、分支 按能量比例大小，分为 长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。 短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。 第一节管路的特性曲线 一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。 二、特性曲线

l l L g V d L g V d l l g V d l d l g V d l g V h h h f j w + = = + = ?? ? ? ? ? + = + = + = 当 当 当 其中， 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 λ λ λ λ λ ζ （1）把2 4 d Q A Q V π = = 代入上式得： 2 2 5 2 2 2 28 4 2 1 2 Q Q d g L d Q g d L g V d L h w α π λ π λ λ= = ? ? ? ? ? = = （2） 把上式绘成曲线得图。 第二节长管的水力计算 一、简单长管 1、定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算 时可忽略局部损失和流速水头。 2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式 2 2 1 1 A V A V=（3） f h p z p z+ + + γ γ 2 2 1 1 ＝ （4） g V D L h f2 2 λ = （5） 说明：有时为了计算方便，h f的计算采用如下形式： m m m f d L Q h - - = 5 2ν β （6） 其中，β、m值如下 流态βm 层流 4.15 1 （a） 水力光滑0.0246 0.25 （b）

土水压力的计算方法

12.4 土水压力的计算方法 12.4.1 作用于支挡结构上的土压力 (一)概述 作用在挡土支护结构上的侧压力包括土压力、水压力、冰荷载(寒冷地区)、地震力及地面荷载所产生的侧压力等。土压力是作用于挡土支护结构的主要荷载，特别是在大型深基坑工程中若能较准确地估算土压力，对于确保深基坑工程的顺利进行具有十分重要的意义。从广义来说，土压力是土作用在挡土支护结构上的或作用在被土体所包围的结构物表面上的压力及其合力。这些压力(及合力)是由土的自重、土所承受的恒载和活载所产生的，其大小由土的物理与力学性质、土和结构之间的物理作用、绝对位移、相对位移以及变形值与特性所决定。水压力、冰荷载、地震力及地面荷载等均是通过土这一载体作用于挡土支护结构上，因此，均属于广义土压力，也可称为特殊情况下的土压力。 【例题17】在下列各项中，属于广义土压力的是( )。 A、水压力； B、地震力； C、冰荷载； D、地面荷载； 答案：A、B、C、D (二)影响土压力的因素 作用在挡土支护结构上的土压力受以下因素制约： 1不同土类中的侧向土压力差异很大。采用同样的计算方法设计的挡土支护结构，对某些土

类可能安全度很大，而对另一些土类则可能面临倒塌的危险。因此在没有完全弄清挡土支护结构土压力的性能之前，对不同土类应区别对待。 2 土压力强度的计算及其计算指标的取值与基坑开挖方式和土类有关。当剪应力超过土的抗剪强度时，背侧土体就会失去稳定，发生滑动。由于基坑用机械开挖，一般进度均较快，开挖卸荷后，土压力很快形成，为与其相适应采用直剪快剪或三轴不排水剪是合理的。但剪切前是否要固结，则根据土的渗透性而定。渗透性弱的土，由于加荷快、来不及固结即可能剪损，此时宜采用不固结即进行剪切；反之，渗透性强的土，宜固结后剪切。 【例题18】对于侧壁为饱和粘土的基坑，宜采用( )三轴试验确定其抗剪强度指标。 A、固结排水剪； B、固结不排水剪； C、不固结不排水剪； D、不固结排水剪； 答案：C 3土压力是土与挡土支护结构之间相互作用的结果，它与结构的变位有着密切的关系，从而导致设计土压力值的不确定性。如经典的库仑土压力和朗肯土压力理论仅考虑主动与被动状态；在挡土支护结构变形很小时，要采用静止土压力(其值无统一求法)；对于作用于多支点挡土支护结构的土压力则按弹塑性理论进行计算。 4 土压力强度的大小与挡土支护结构刚度有关。当基坑深度及地层土质等条件均相同的情况下，作用在重力式挡土支护结构和柔性挡土支护结构上的土压力显然不同，这是由于两者刚度相差太大所致。 5 对于多支点挡土支护结构，其土压力大小及分布又因支点(锚杆或支撑)的位置及反力大小而变化。

灌浆基础知识和计算公式

灌浆基础知识和计算公式 一、灌浆的含义： 简单的说，灌浆就是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，借用机械（或灌浆自重）对之施加压力，通过钻孔或其他设施，压送到需要灌浆的部位中的一种施工技术。 二、灌浆的实质： 充填这些节理裂隙、孔隙、空隙、孔洞和裂缝之处，形成结石，从而起到固结、粘合、防渗，提高承载强度和抗变形能力以及传递应力等作用。 三、灌浆分类： 按照大坝坝基岩类构成，可分为岩石灌浆和砂砾石层灌浆。 按照灌浆的作用，可分为固结灌浆、帷幕灌浆、回填灌浆和接触灌浆。 按照灌注材料，可分为水泥灌浆、水泥砂浆灌浆、水泥粘土灌浆以及化学灌浆等。 按照灌浆压力，可分为高压灌浆（3MPa以上）、中压灌浆（0.5~3MPa）、低压灌浆（0.5MPa以下），后两类也可称为常规压力灌浆。 按照灌浆机理，可分为渗入性灌浆和张裂式灌浆。 四、灌浆材料： 水泥（磨细水泥、超细水泥）、砂、粉煤灰、粘土和膨润土、水外加剂（速凝剂、减水剂、稳定剂） 五、水泥浆液： 配置水泥浆时，多依照质量比例配制，也有按照体积比例配制的。我国各灌浆工程都采用质量比，帷幕灌浆使用范围一般多为水：水泥=5：1~0.5：1，固结灌浆多为2：1~0.5：1。 1、水泥浆的配制：

将水泥和水依照规定的比例直接拌和，这种情况最为简单。先将计量好的水放入搅拌筒内，再将水泥按所规定的质量秤好后，放入筒中直接搅拌即可。例如欲配制各种浓度的水泥浆100L，其所用的水泥和水量可见下【表1】。 配制水泥浆100L 【表1】 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm3计 在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变浓。如原水泥浆100L，加水泥质量可见下【表2】。 在原100L水泥浆中加水泥使水泥浆变浓【表2】注：加水泥单位为 kg 注：水泥的密度以3kg/L或3g/cm3计 在灌浆过程中，常需要将搅拌桶内的水泥浆变稀。如原水泥浆100L，加水体积可见下【表3】。 在原100L水泥浆中加水使水泥浆变稀【表3】注：加水单位为L

压力与流量计算公式

For personal use only in study and research; not for commercial use For personal use only in study and research; not for commercial use 压力与流量计算公式： 调节阀的流量系数Kv，是调节阀的重要参数，它反映调节阀通过流体的能力，也就是调节阀的容量。根据调节阀流量系数Kv的计算，就可以确定选择调节阀的口径。为了正确选择调节阀的口径，必须正确计算出调节阀的额定流量系数Kv值。调节阀额定流量系数Kv的定义是：在规定条件下，即阀的两端压差为10Pa，流体的密度为lg/cm，额定行程时流经调节阀以m/h或t/h的流量数。 1．一般液体的Kv值计算 a．非阻塞流 判别式：△P＜FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：FL－压力恢复系数，见附表 FF－流体临界压力比系数，FF＝0.96－0.28 PV－阀入口温度下，介质的饱和蒸汽压（绝对压力），kPa PC－流体热力学临界压力（绝对压力），kPa QL－液体流量m/h ρ－液体密度g/cm P1－阀前压力（绝对压力）kPa P2－阀后压力（绝对压力）kPa b．阻塞流 判别式：△P≥FL（P1－FFPV） 计算公式：Kv＝10QL 式中：各字符含义及单位同前 2．气体的Kv值计算 a．一般气体 当P2＞0.5P1时 当P2≤0.5P1时 式中：Qg－标准状态下气体流量Nm/h Pm-(P1+P2)/2(P1、P2为绝对压力)kPa △P＝P1－P2 G －气体比重（空气G＝1） t －气体温度℃ b．高压气体（PN＞10MPa） 当P2＞0.5P1时

基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题

〔收稿日期〕　2006-12-07 基于水压率讨论土中孔隙水压力及有关问题 方玉树 (后勤工程学院,重庆) 摘　要　提出了水压率的概念,在此基础上修正了孔隙水压力、浮力、浮重度、渗透力、固结系数和贮水率 计算方法,分析了有效应力、有效自重应力和有效土压力变化规律,对渗流破坏、基坑底突和振动液化特征作出了解释。 关键词　水压率　孔隙水压力　浮力　土压力　渗透力　有效应力 岩土工程广泛涉及孔隙水压力或与孔隙水压力 有关的问题。目前,人们对一些与孔隙水压力相关的议题存在着争论或不完全清楚,如: 细粒土中水对结构物的浮力在按阿基米德定律计算后要不要折减?文献[1]规定:浮力“在原则上应按设计水位计算,对粘土当有经验或实测时可根据经验确定。”该文献的条文说明对此规定做了如下解释:“地下水对基础的浮力可用阿基米德原理计算。这一原理对渗透系数很低的粘土来说也应是适用的,但有实测资料表明,粘土中基础所受到的浮力往往小于水柱高度。由于折减缺乏必要的理论依据,很难确切定量,故规定只有在具有地方经验或实测数据时方可进行一定的折减。”文献[2]只要求对砂类土、碎石类土按计算水位的100%计算浮力,而对粉土和粘性土是否按计算水位的100%计算浮力未作要求。由此可见,当前的困惑在于折减符合实际,但不符合阿基米德定律或者说与现有孔隙水压力计算方法不协调,不折减符合阿基米德定律或者说与现有孔隙水压力计算方法协调,但不符合实际。 计算土的有效自重应力时水位以下土的重度是否一律取浮重度?通常的做法是一律取浮重度,也有意见认为,一般应取浮重度,但计算不透水层(例如只含结合水的坚硬粘土层)中某点的自重应力时,由于不透水层中不存在水的浮力,水位以下土的 重度应取饱和重度[3] 。根据目前普遍采用的土的浮重度和饱和重度的关系式,按浮重度计算和按饱和重度计算的结果有近一倍的差别。 土压力计算时是水土分算还是水土合算?第一种意见是水土分算(或水土分算,有经验时可水土 合算)[4] (据文献[1]之条文说明,上海、广州有关标 准也持这种意见)。第二种意见是水土合算[5,6] (据文献[1]之条文说明,深圳、湖北有关标准也持这种 意见),文献[5]之条文说明对此规定作了如下解 释:按有效应力原理应进行水土分算,这种方法概念比较明确,但粘性土孔隙水压力往往难以确定,故采用水土合算,这种方法低估了水压力的作用,对此应有足够认识。第三种意见是根据经验确定是水土分 算还是水土合算[7] ,这种意见对缺乏经验时如何计算没有说明。根据目前孔隙水压力和竖向有效自重应力(或浮重度)计算方法,水土分算的墙背土压力强度明显大于水土合算的墙背土压力强度。 动水头范围内是否一律考虑渗透力?文献[8]认为应一律考虑渗透力;文献[7]与[9]认为有渗流时应考虑渗透力;文献[10]认为对透水性较强的土体应考虑渗透力,对相对不透水的土体可不考虑渗 透力;文献[11]与[12]以1×10-7 m /s 的渗透系数为界,渗透系数超过此值时计算渗透力,不超过此值时不计算渗透力。 为什么细砂和粉砂最易发生流土和振动液化?为什么包括潜蚀和流土的渗流破坏会在水力坡度远远小于1的情况下发生,又会在水力坡度远远大于1的情况下也不发生? 因此有必要对孔隙水压力问题加以认真的考察。本文提出了水压率的概念,以此为基础对与孔隙水压力有关的问题作出了新的解答。 1　水压率与孔隙水压力 1.1　孔隙水压力的表达 为使土的力学问题能用连续体力学解决,必须把土看成连续体。因此,在研究地下水的运动时,某点的渗透速度是单位面积土截面的流量(而不是实际流速);在研究土体内力时,某点的应力是单位面积土截面上的压力。同样,与应力同量纲的孔隙水压力也应是单位面积土截面上的水压力。孔隙水压 1 2

孔隙压力、有效应力和排水

第六章 孔隙压力、有效应力和排水 引言 通常所说的土是由固体颗粒和水两部分组成的，基础或挡墙上的荷载包含土颗粒和孔隙水上面的应力两部分。在没有土颗粒的船体外表面，法向应力就等于水压力；而在没有水的装有糖的盆底，应力就等于所装的糖的重量。问题就是土颗粒应力和孔隙水压力的哪种组合决定着土的性质。要研究这个问题，我们首先研究地基中的应力和水压力。 地基中的应力 在地基中，某一深度的竖向应力是由上面的一切东西的重量产生的——土颗粒、水和基础，所以应力随着深度的增加而增大。图(a)中的竖向应力为： z z γσ= 其中γ为土的容重（见节）。如果地基在水平面以下或者在湖底、海底的话（如图(b)所示），竖向应力计算公式就变为： w w z z z γγσ+= 如果在基础或路堤表面有荷载q 作用的话（如图(c)所示），那么竖向应力计算公式就变为： q z z +=γσ 这里面的γ是单位体积的土颗粒和水重量之和。因为z σ是由土体的总重量产生的，所以成为总应力。注意，图(b)中所示的湖中的水把总应力作用在底部同玻璃杯中的水把总应

力作用在杯底的方式相同。土颗粒的重度变化不大，一般来讲，饱和土的3 /20m kN ≈γ，干土的3/16m kN ≈γ，水的3/10m kN ≈γ。 同时也有水平向的总应力h σ，但是在z σ和h σ之间没有简单的关系。在以后的章节我们会对水平向的应力进行研究。 地下水和孔隙水压力 饱和土的孔隙水中存在的压力叫做孔隙水压力u 。在竖管中经常用w h 来简单地代替，如图所示。当系统处于平衡状态时，竖管内部和外部的水压力相等，因此得到： w w h u γ= 当竖管中的水位低于地表面时（如图(a)所示），就称为地下水位。如果土中水是静止的，那么地下水位面就像湖面一样是水平的。然而，就像我们后面将要见到的那样，如果地下水位面不是水平的，那么土孔隙中就存在水的渗流。图(a)中地下水位面处孔隙水压力为零（这就是叫做地下水位），水位以下为正值，问题就出来了：地下水位面以上孔隙水压力是什么样的呢 图说明了地表面和地下水位面之间的土中孔隙水压力的变化情况。在地表面处有一层孔压为零的干土，这种情况很少见到，但是在高潮水面以上的海滩可以发现这种现象。在地下水面以上的一小部分，由于土中孔隙的毛细作用，土体是饱和的。在这一区域，孔隙水压力是负值，计算公式如下： w w h u γ-=