(二)達(dá)西滲透定律
水在土中滲流，只要存在一定的水力梯度，水就沿著滲透路徑以一定的流速流動(dòng)，或產(chǎn)生一定的滲流量。在不同性質(zhì)的土中，水的流速或流量的大小差別很大，這是因?yàn)楦黝愅恋念w粒大小、外形及其孔隙的形態(tài)十分復(fù)雜，對(duì)水流的阻力大小差異甚大的緣故。因此，土中的滲透流速、滲流量和水力梯度與土性質(zhì)的相互關(guān)系是研究土中滲流最基本的問題，也是工程上有實(shí)用意義的問題。由于水流通過曲折連通孔隙中流動(dòng)，在孔隙中真實(shí)的滲透路徑
和真實(shí)的水流速度是難以度量的，然而水流通過孔隙流過的流量卻是可度量的。據(jù)此，達(dá)西(h.darcy)于1856年用圖32—3的試驗(yàn)裝置，在穩(wěn)定流和層流條件下，用粗顆粒土進(jìn)行了大量的滲透試驗(yàn)，測(cè)定水流通過土試樣單位截面積的滲流量，獲得了滲流量與水力梯度的關(guān)系，從而得到滲流速度與水力梯度(或水頭能量損失)和土的滲透性質(zhì)的基本規(guī)律，即滲流的基本規(guī)律—達(dá)西滲透定律。
試驗(yàn)裝置主要包括一個(gè)豎立的開口圓筒，筒底部為碎石，上覆多孔濾板，粗顆粒土試樣置于濾板之上，斷面積為a，長(zhǎng)度為l，兩測(cè)壓管分別置于試樣的兩端部1和2過水?dāng)嗝嫣?。水從上部進(jìn)水管a注入筒內(nèi)，并裝有溢流裝置，保持上部水位穩(wěn)定不變；下部裝有泄水管d及閥門和量水容器。
試驗(yàn)時(shí)，始終控制筒頂水位保持穩(wěn)定不變，水流通過試樣截面的滲流量也保持穩(wěn)定不變，測(cè)壓管的水也是穩(wěn)定的。以圖中o—o/線為基準(zhǔn)面，從測(cè)壓管中分別測(cè)得兩端水頭h1和h2，測(cè)定水流通過試樣流出的水量，即滲流通過土試樣的水頭損失。
此外還應(yīng)注重：達(dá)西研究砂土滲透規(guī)律時(shí)，在v-i關(guān)系中，僅考慮與土的滲透性質(zhì)有關(guān)，忽略了與滲透液體(水)的性質(zhì)有關(guān)，即滲透系數(shù)是除了考慮與土的性質(zhì)有關(guān)外，還應(yīng)考慮與滲透液體(水)的性質(zhì)有關(guān)。滲透液體對(duì)滲透性的影響主要是液體的密度和粘滯性。在巖土工程中，土體中的液體大多數(shù)為水體。在土中常碰到的溫度和壓力范圍內(nèi)，水的密度變化很小，對(duì)滲透性不會(huì)引起明顯的影響；溫度的影響會(huì)引起水的粘滯性產(chǎn)生變化，從而影響滲透系數(shù)的變化。
因此，在工程應(yīng)用上，對(duì)試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)應(yīng)進(jìn)行溫度和粘滯性校正，以消除水的性質(zhì)對(duì)滲透性的影響。
綜合上述，達(dá)西定律的基本關(guān)系是采用宏觀虛擬的基本假定建立的，包括虛擬的滲透路徑及平均水力梯度、虛擬的平均滲透速度及虛擬的過水截面等。同時(shí)還假定土中水運(yùn)動(dòng)為穩(wěn)定流和層流狀態(tài)。這樣的處理方法，避免了土孔隙形態(tài)的復(fù)雜性和微觀分析的困難。雖然這一系列宏觀虛擬假定的關(guān)系應(yīng)屬于經(jīng)驗(yàn)性的宏觀分析，但仍不失其理論和實(shí)用價(jià)值，一百多年來的工程應(yīng)用證實(shí)是有效的。然而，這一系列的宏觀虛擬概念在工程應(yīng)用時(shí)還需正確理解。
水在土中滲流，只要存在一定的水力梯度，水就沿著滲透路徑以一定的流速流動(dòng)，或產(chǎn)生一定的滲流量。在不同性質(zhì)的土中，水的流速或流量的大小差別很大，這是因?yàn)楦黝愅恋念w粒大小、外形及其孔隙的形態(tài)十分復(fù)雜，對(duì)水流的阻力大小差異甚大的緣故。因此，土中的滲透流速、滲流量和水力梯度與土性質(zhì)的相互關(guān)系是研究土中滲流最基本的問題，也是工程上有實(shí)用意義的問題。由于水流通過曲折連通孔隙中流動(dòng)，在孔隙中真實(shí)的滲透路徑
和真實(shí)的水流速度是難以度量的，然而水流通過孔隙流過的流量卻是可度量的。據(jù)此，達(dá)西(h.darcy)于1856年用圖32—3的試驗(yàn)裝置，在穩(wěn)定流和層流條件下，用粗顆粒土進(jìn)行了大量的滲透試驗(yàn)，測(cè)定水流通過土試樣單位截面積的滲流量，獲得了滲流量與水力梯度的關(guān)系，從而得到滲流速度與水力梯度(或水頭能量損失)和土的滲透性質(zhì)的基本規(guī)律，即滲流的基本規(guī)律—達(dá)西滲透定律。
試驗(yàn)裝置主要包括一個(gè)豎立的開口圓筒，筒底部為碎石，上覆多孔濾板，粗顆粒土試樣置于濾板之上，斷面積為a，長(zhǎng)度為l，兩測(cè)壓管分別置于試樣的兩端部1和2過水?dāng)嗝嫣?。水從上部進(jìn)水管a注入筒內(nèi)，并裝有溢流裝置，保持上部水位穩(wěn)定不變；下部裝有泄水管d及閥門和量水容器。
試驗(yàn)時(shí)，始終控制筒頂水位保持穩(wěn)定不變，水流通過試樣截面的滲流量也保持穩(wěn)定不變，測(cè)壓管的水也是穩(wěn)定的。以圖中o—o/線為基準(zhǔn)面，從測(cè)壓管中分別測(cè)得兩端水頭h1和h2，測(cè)定水流通過試樣流出的水量，即滲流通過土試樣的水頭損失。
此外還應(yīng)注重：達(dá)西研究砂土滲透規(guī)律時(shí)，在v-i關(guān)系中，僅考慮與土的滲透性質(zhì)有關(guān)，忽略了與滲透液體(水)的性質(zhì)有關(guān)，即滲透系數(shù)是除了考慮與土的性質(zhì)有關(guān)外，還應(yīng)考慮與滲透液體(水)的性質(zhì)有關(guān)。滲透液體對(duì)滲透性的影響主要是液體的密度和粘滯性。在巖土工程中，土體中的液體大多數(shù)為水體。在土中常碰到的溫度和壓力范圍內(nèi)，水的密度變化很小，對(duì)滲透性不會(huì)引起明顯的影響；溫度的影響會(huì)引起水的粘滯性產(chǎn)生變化，從而影響滲透系數(shù)的變化。
因此，在工程應(yīng)用上，對(duì)試驗(yàn)測(cè)定的滲透系數(shù)應(yīng)進(jìn)行溫度和粘滯性校正，以消除水的性質(zhì)對(duì)滲透性的影響。
綜合上述，達(dá)西定律的基本關(guān)系是采用宏觀虛擬的基本假定建立的，包括虛擬的滲透路徑及平均水力梯度、虛擬的平均滲透速度及虛擬的過水截面等。同時(shí)還假定土中水運(yùn)動(dòng)為穩(wěn)定流和層流狀態(tài)。這樣的處理方法，避免了土孔隙形態(tài)的復(fù)雜性和微觀分析的困難。雖然這一系列宏觀虛擬假定的關(guān)系應(yīng)屬于經(jīng)驗(yàn)性的宏觀分析，但仍不失其理論和實(shí)用價(jià)值，一百多年來的工程應(yīng)用證實(shí)是有效的。然而，這一系列的宏觀虛擬概念在工程應(yīng)用時(shí)還需正確理解。