题目
成层土水平方向的等效渗透系数kx与垂直方向的等效渗透系数ky的关系是()A. kx > kyB. kx = kyC. kx D. 、无法确定
成层土水平方向的等效渗透系数kx与垂直方向的等效渗透系数ky的关系是()
A. kx > ky
B. kx = ky
C. kx < ky
D. 、无法确定
题目解答
答案
A. kx > ky
解析
本题考查成层土地基中水平方向与垂直方向等效渗透系数的关系。关键点在于理解不同方向水流时渗透系数的计算方式:
- 水平方向:水流通过各土层时呈并联关系,等效渗透系数$k_x$为各层渗透系数的算术平均;
- 垂直方向:水流需依次通过各土层,等效渗透系数$k_y$为各层渗透系数的调和平均。
根据算术平均值大于调和平均值的数学性质,可直接得出$k_x > k_y$。
渗透系数计算原理
-
水平方向($k_x$)
当水流水平方向时,各土层并联,总流量为各层流量之和。
设土层厚度为$h_i$,渗透系数为$k_i$,总厚度为$H = \sum h_i$,则:
$k_x = \frac{\sum (k_i h_i)}{H}$
即$k_x$为各层渗透系数的加权算术平均。 -
垂直方向($k_y$)
当水流垂直方向时,水流需通过所有土层,总水头损失为各层水头损失之和。此时:
$\frac{1}{k_y} = \frac{\sum \left( \frac{h_i}{k_i} \right)}{H}$
即$k_y$为各层渗透系数的加权调和平均。
关键结论
- 算术平均值 ≥ 调和平均值,且仅当所有$k_i$相等时两者相等。
- 因此,$k_x > k_y$。