上节课讲了工程中如何有效击实，让我们的土体强度最大，在土体实际投入使用以后，有一件事不可避免，那就是地面水和地下水对土体的渗透。如图渗透示意图，图中水闸上下游水位不同时，上游的水就在水头差作用下，通过地基土的孔隙流向下游。又如在水位较高的建筑场地开挖基坑时，地下水在水头差作用下，也会发生这一现象。在水头差的作用下，土能被水透过的性能称为土的渗透性。法国工程中的管涌流砂病害就是渗透原因造成的，水利工程我们要控制水位差也有渗透因素的考虑成分。水力学家达西（1823年毕业于工业专科学校）用了4年（1852～1855）的时间来研究这一问题，通过大量实验提出适用砂土、一般粘土的水在土中的渗透速度与水力梯度成正比例关系v=ki=kh/L或v=Q/At（如图），v渗透速度，单位为cm/s,i水力梯度i=h/L，h水头差，单位cm，L渗透路径长度，单位cm，Q渗透水量，单位cm3，A试样截面积，单位cm2，t渗流时间，单位s，k渗透系数，即水力梯度为1时的渗透系数，单位cm/s。我们已经知道无粘性土多为单粒结构（图片复习）的砾石和砂粒，渗透性大，压缩性小；粘性土多位蜂窝结构和絮状结构（图片复习），存在大量的细微孔隙，渗透性小，压缩性大。所以国内外研究者认为：对于砂性较重及密实度较低的粘土，其渗透规律与达西定律相符，如图通过坐标原点的直线a所示，至于密实粘土，土中孔隙全部或大部分充满薄膜水，薄膜水阻碍了水的渗透，其渗透规律与达西定律不符，如图曲线b所示。当水力梯度较小时，渗透速度与水力梯度不成线性关系，甚至不发生渗流。土的渗透性大小决定水在孔隙中作用在土粒上拖曳力的大小，由渗透水流作用于单位土体内土粒上的拖曳力称为渗透力，渗透力j的作用方向与渗流方向一致，大小与水力梯度i成正比，j是体积力，单位为KN/m3，渗透力的大小决定了渗透变形发生的类型。开挖基坑时发生的流砂现象是粘性土或无粘性土体中某一范围内的颗粒或颗粒群在渗透力作用下同时发生移动的现象，称为流土类型；开挖基坑时发生的管涌现象是无粘性土中的细小颗粒在渗透力作用下通过粗大颗粒的孔隙，发生移动或被水流带出，导致土体内形成贯通的渗流通道，流土发生在水流出溢口，不发生在土体内部，管涌发生在水流出溢口或土体内部。以上两种工程病害的预防我们用临界水力梯度来控制，流土的临界水力梯度icr=ds-1/1+e，管涌的临界水力梯度icr=d/k/n3，接下来重点讲解达西定律应用土的渗透试验方法。土的渗透试验方法主要有常水头渗透试验、变水头试验方法和原位渗透试验方法。常水头试验是试验过程中试验水头保持不变，主要适用于粗粒土（无粘性土）（渗透系数大于10-100px/s，变水头试验试验过程中水头随着时间变化在逐渐减小，主要适用于细粒土（粘性土）（渗透系数为10-4~10-175px/s，原位渗透试验适用于现场评价工程原状土的渗透性。本节课只讲解室内常水头和变水头试验。如图，常水头试验装置图，我们试验过程中主要采集的数据有：试验注意事项，选择具有代表性土样，使试验结果尽可能代表工程的实际情况，原状土切削时尽可能减小对试验的扰动，切削后的试样避免用削土刀在试样的两个端面来回涂抹。试验用水水温宜高出室温3~4℃，以避免低温水进入较高温度的试样时，水因温度升高分解除气体而堵塞孔隙，致使渗透系数降低。试样需充分饱和，因为土样充分饱和后方能排尽土孔隙中的气体，为了保证试验结果的实用意义，应将试样孔隙比控制在设计要求的孔隙比范围内，再使之充分饱和。