土的不同渗透试验方法应用与研究_刘小龙

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不同方法测定水泥土渗透系数的研究

不同方法测定水泥土渗透系数的研究

第40卷第2期2021年2月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETYVol.40㊀No.2February,2021不同方法测定水泥土渗透系数的研究童煜霄1,2,魏㊀松1,2,陈㊀清1,2,邓杰妹1,2(1.合肥工业大学土木与水利工程学院,合肥㊀230009;2.土木工程结构与材料安徽省重点实验室,合肥㊀230009)摘要:为研究适合测定水泥土渗透系数的试验方法,结合工程实际,对防渗墙进行现场钻孔注水试验,对钻芯取样的水泥土试样进行室内变水头渗透试验和三轴渗透试验,对比室内试验结果和现场试验结果,探讨适合检测水泥土芯样的室内试验方法,分析三轴渗透试验中孔隙水压和围压对水泥土渗透性的影响㊂对重新配制的水泥土试样进行室内变水头渗透试验㊁三轴渗透试验及水泥土渗透试验,研究不同方法测定水泥土渗透系数的差异㊂试验结果表明:三轴渗透试验比室内变水头渗透试验更适合测定水泥土芯样渗透系数;三轴渗透试验中,围压为0时,水泥土芯样渗透系数会随着孔隙水压的增加而增加,围压改变时,会随着围压的增加而减小;三种室内渗透试验方法测定水泥土试样的渗透系数基本相接近,都可用于测定水泥土试样渗透系数㊂关键词:水泥土;渗透系数;三轴渗透;钻墙取芯;围压中图分类号:TU411.4;TU413.3㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)02-0407-08 Different Methods for Measuring Hydraulic Conductivity of Cement-Soil TONG Yuxiao1,2,WEI Song1,2,CHEN Qing1,2,DENG Jiemei1,2(1.College of Civil Engineering,Hefei University of Technology,Hefei230009,China;2.Anhui Key Laboratory of Civil Engineering Structures and Materials,Hefei230009,China) Abstract:Because of excellent physical and mechanical properties,cement-soil has been widely used in engineering pared with ordinary soil,the addition of cement makes cement-soil have lower permeability and better anti-seepage performance.The hydraulic conductivity of cement-soil is a principal indicator indicating the engineering properties of cement-soil,which can directly reflect the permeability of cement-soil.However,the current test methods for the hydraulic conductivity of cement-soil are unified,which may cause differences and deviations in actual work,so it needs to be studied.Based on the actual project,the onsite borehole water injection permeability test on the cut-off wall was conducted,and the indoor variable head permeability test and triaxial permeability test on the cement-soil sample made by core drilling were conducted at the same time.The results of the indoor test with the results of the field test were compared and the suitable indoor test method for detecting the cement-soil core sample were discussed.The influence of confining pressure on the hydraulic conductivity of cement-soil in the triaxial permeability test was analyzed.At the same time,the cement-soil samples were newly prepared indoors,the variable head permeability test,the triaxial permeability test and the cement-soil permeability test were carried out to study the difference of different methods to determine the cement-soil hydraulic conductivity.The study found that the original cement soil(core drilling)measured by the indoor triaxial permeability test is close to the result of the on site bore hole water injection permeability test.The hydraulic conductivity of original cement-soil(core drilling)measured by the indoor variable head test is too large.In the triaxial permeability test, the hydraulic conductivity of the undisturbed cement-soil sample will increase with the increase of pore water pressure when the confining pressure is0,and the hydraulic conductivity will decrease with the increase of confining pressure when it changes.After the confining pressure is20kPa higher than the pore water pressure,the hydraulic conductivity becomes stable.The test results of indoor variable head permeability test,the triaxial permeability test and cement-soil permeability收稿日期:2020-09-07;修订日期:2020-10-21基金项目:国家自然科学基金(51979068)作者简介:童煜霄(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事水利工程的研究㊂E-mail:tong178********@通信作者:魏㊀松,博士,副教授㊂E-mail:910884583@408㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷test are basically similar to each other.It can be concluded that the indoor triaxial permeability test is more suitable formeasuring the hydraulic conductivity of undisturbed cement soil (core drilling)than the indoor variable head test.The Nan 55type infiltration meter,the stress-strain controlled triaxial shear permeability test and cement soil permeability tester can be used to identify the hydraulic conductivity of cement soil (indoor preparation).The research results have important reference significance for the method of measuring the permeability coefficient of cement soil.Key words :cement-soil;hydraulic conductivity;triaxial permeability test;core drilling;confining pressure 0㊀引㊀言因具有良好的物理力学性能,水泥土在工程建设中已得到广泛应用,相较于一般土体来说,水泥胶凝材料的加入使水泥土具有更好的防渗性能㊂许多学者开展了水泥土渗透方面的研究㊂侯永峰[1]㊁张雷[2]等利用南55型渗透仪研究水泥土的渗透性,研究结果表明,水泥土的渗透性能主要受到水泥掺量的影响,水泥土抗渗性能随着水泥掺量的增加而增强㊂Quang 等[3]通过柔性壁渗透仪对水泥处理的粘土的渗透系数k T 进行研究,研究发现,只有在水泥掺量大于8%时,水泥粘土的渗透系数才明显降低㊂同时,一些学者在水泥土中掺入聚丙烯酰胺[4]㊁膨润土[5-7]㊁含煤偏高岭土[8]㊁空气泡沫[9]等材料,研究水泥复合土渗透性变化规律㊂目前对水泥土的研究多集中于水泥土渗透性能变化的规律及外加剂对水泥土渗透性能的影响,对于测定水泥土渗透系数方法的研究较少㊂文献[10]提出用柔性壁渗透仪测定土壤与岩石等多孔材料的渗透系数,为水泥土类孔隙材料渗透特性的测试提供了参考㊂Jin 等[11]提出了一种利用改进的渗透系数测试仪测量变质层渗透系数的实验室试验方法,可在劣化环境中测试水泥土的等效渗透系数和劣化深度,即可得到劣化层的渗透系数,对于后续测定水泥土渗透系数方法的研究起到了指导作用㊂水泥土的渗透系数可以直观反映出水泥土的渗透性,测定水泥土渗透系数的方法是研究水泥土渗透性的基础,但目前水泥土渗透系数试验方法不统一,造成实际工作中易发生分歧和偏差,因此还有待研究㊂本文利用室内三轴渗透试验和变水头渗透试验测定钻墙取芯水泥土试样的渗透系数,同时进行现场原位钻孔降水头注水渗透试验,结合工程实际,讨论适用于测定原状水泥土渗透系数的试验方法,研究了三轴渗透试验中孔隙水压及围压对水泥土渗透系数的影响㊂并且在室内重新配制水泥土试样,进行三轴渗透试验㊁变水头渗透试验和水泥土抗渗试验,对相关方法进行论述㊂研究结果对于水泥土渗透性能的试验测定方法具有理论意义和重要参考价值㊂1㊀实㊀验1.1㊀方㊀法图1㊀变水头渗透试验装置示意图Fig.1㊀Schematic diagram of variable head permeability test device 1.1.1㊀室内渗透试验室内水泥土渗透试验方法有三种,一为‘土工试验方法标准“[12]中利用南55型渗透仪进行的变水头渗透试验,二为‘水泥土配合比设计规程“[13]中提出的采用水泥土渗透试验装置进行的水泥土抗渗试验,三为室内三轴渗透试验,试验仪器多为柔性壁渗透仪㊂(1)变水头渗透试验利用南55型渗透仪进行室内变水头渗透试验,装置示意图如图1所示㊂在试验过程中,试验水头逐渐下降,根据达西定律,试验时间t 内经过土样的流量等于变水头管内下降的水量㊂由变水头管内水头下降的速度与时间的关系,按式(1)计算土样的渗透系数k T ㊂k T =2.3aL At lg H b 1H b 2(1)式中:a 为变水头管截面积,cm 2;L 为渗径,等于试样高度,cm;A 为试样横截面积,cm 2;t 为试验时间,s;H b1第2期童煜霄等:不同方法测定水泥土渗透系数的研究409㊀为开始时水头,cm;H b2为终止时水头,cm㊂图2㊀水泥土渗透试验示意图Fig.2㊀Schematic diagram of cement soil permeability test (2)水泥土抗渗试验水泥土抗渗试验所用仪器为水泥土渗透仪,示意图如图2所示㊂其根据液压原理设计,利用密封容器内压力处处相等的原理,以水泵对整个系统输压,并通过电接点压力表或压力控制器在0.1~2.5MPa 的规定范围内逐级加压,实现压力水由下向上渗透压装在试模中的试件㊂最后一级压力加至水泥土试件表面有水渗出时,记录此时渗透压力,并在恒压状态下测定水泥土试件渗出的水量㊂由达西定律定律可知此时渗出的水量即为通过试样的流量,可根据式(2)与式(3)计算出水泥土的渗透系数㊂k T =V iAt (2)i =p 100γωh (3)式中:t 为试验时间,s;A 为试样横截面积,cm 2;h 为渗径,即试件高度,cm;V 为经过试验时间t 渗出的水的体积,mL;i 为水力梯度;p 为施加的渗透压力,MPa;γω为水的容重,N /cm 3,取0.0098N /cm 3㊂(3)三轴渗透试验室内三轴渗透试验采用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪测定水泥土试样的渗透系数,仪器照片如图3所示,三轴压力系统示意图如图4所示㊂应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪属于多功能柔性控制三轴仪,利用其测水泥土渗透系数的试验原理与柔性壁式渗透试验大致相同,都可以保持水头不变,并且可以提供更大的渗透坡降,同时可以施加围压,可模拟现场应力状态进行试验㊂在设定的渗透水压力和围压的作用下,等渗流稳定之后,每间隔2h 测读连接排水管的体变管中的渗出水量㊂每组试验测读3~5次渗出水量,按式(4)计算其渗透系数,取试验结果平均值㊂k T,T =ΔV ˑH A ˑΔh ˑΔt (4)式中:k T,T 为水温为T ħ时的水泥土试样的渗透系数,按照相关规范公式可转换成20ħ时的标准渗透系数k T,20,cm /s;ΔV 为在渗流稳定后,Δt 时间段内通过试样的渗流量,cm 3;H 为试样高度,cm;A 为试样横截面积,图3㊀应力应变控制式三轴剪切渗透仪Fig.3㊀Stress-strain controlled triaxial shear permeability tester (SYLD-30,Jiangsu Yongchang Science and Education Instrument Manufacturing Co.,Ltd.)通过试样直径面积计算,cm 2;Δh 为作用在试样两头的水头差,cm,Δh =σb ˑ10γω,σb 为渗透压力,kPa,γω为水的容重,N /cm 3;Δt 为渗透压力作用下渗流量为ΔV 所需要的时间间隔,s㊂如果试样在围压作用下固结,则按式(5)计算:k T,T =ΔV ˑHᶄAᶄˑΔh ˑΔt (5)式中:Hᶄ为固结后试样高度,cm;Aᶄ为固结后试样横截面积,通过试样直径面积计算,cm 2㊂1.1.2㊀现场钻孔注水试验通常情况下,为了检测多头小直径防渗墙对堤防防渗的加固效果,采取现场对多头小直径防渗墙墙体进行钻孔降水头注水试验,测定墙体的渗透系数㊂主要观测孔内水位随时间的变化,时间间隔可根据孔内410㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷水位下降速度确定,要求孔内水位观测与时间要连续㊂观测水位下降速率从而确定滞后时间,通过相应的计算公式求得渗透系数k T㊂‘水利水电工程注水试验规程“[14]提出了钻孔降水头渗透试验的方法,用于测定地下水位以下粉土㊁黏性土层或渗透系数较小的岩层㊂由于水泥土防渗墙为条形,需要考虑墙体厚度,根据‘水利水电工程水泥土截渗墙试验测试规程“[15]计算水泥土防渗墙钻孔降水头注水试验渗透系数㊂图4㊀三轴压力系统示意图Fig.4㊀Schematic diagram of triaxial pressuresystem图5㊀钻孔降水头注水试验示意图Fig.5㊀Schematic diagram of water injection test1.2㊀方㊀案本文分别对钻孔取芯所制试样和室内配制试样进行渗透试验㊂钻孔取芯试样来自安徽某灌区续建配套与节水改造工程渗透治理工程的水泥土防渗墙㊂该工程所用水泥土防渗墙水泥掺入比为12%,试样取自桩号K6+030现场芯样上部,深度约为2m,龄期大于28d㊂采取了现场钻孔注水试验㊁室内常规变水头渗透试验㊁室内三轴渗透试验的方法,测定防渗墙和水泥土芯样渗透系数,将试验结果进行对比,探寻测定水泥土芯样渗透系数的室内渗透试验方法㊂同时研究了孔隙水压和围压对水泥土芯样渗透性的影响㊂对室内配制水泥土进行室内常规变水头渗透试验㊁室内三轴渗透试验以及水泥土抗渗试验,比较三种试验方法,研究适宜测定室内配制水泥土渗透系数的试验方法㊂1.3㊀试样的制备现场取芯后将芯样带回实验室,经上下面㊁侧面打磨后,制备成ϕ3.91cmˑ8cm的圆柱体试样,用于进行室内三轴渗透试验㊂同时也打磨制备了ϕ6.18cmˑ4cm的环刀样,进行室内常规变水头渗透试验㊂实际工程中需使用水泥搅拌桩防渗墙对渗漏段进行防渗处理的土体通常为渗透系数较大的透水结构物,故试验用土采用粉土㊂该粉土取自界首市沙颍河堤防开挖基坑,开挖深度约2m㊂在实验室对试验土样进行基本试验,所得基本的物理指标如表1所示㊂表1㊀土样基本物理指标Table1㊀Basic physical properties of soil samplesSpecific gravity of solid particlesG S Liquid limitW L/%Plastic limitW P/%Plasticity indexI P/%Natural moisturecontentW/%Moisture contentafter air dryingW0/%2.7030.720.89.928.2 2.6参照工程实际情况,确定室内配制水泥土试样的水泥掺入比为12%,水泥浆水灰比为0.6,分别制成ϕ3.91cmˑ8cm的三轴试样,ϕ6.18cmˑ4cm的环刀样和上头70mm㊁下头80mm㊁高30mm的圆台样,每种试样各制4个试件,不拆模置于标准养护室养护28d㊂在室内三轴渗透试验中,调整围压及孔隙水压,然后在各种试验条件下对现场取芯所制水泥土试样进行试验㊂各组试验参数如表2所示㊂第2期童煜霄等:不同方法测定水泥土渗透系数的研究411㊀表2㊀水泥土(钻芯取样)三轴渗透试验各组试验参数Table2㊀Test parameters of each group of cement-soil(core drilling)triaxial permeability testPore water pressure/kPa20304050 Confining pressure/kPa0,30,40,50,600,40,50,60,700,50,60,70,800,60,70,80,902㊀实验结果2.1㊀现场水泥土防渗墙钻墙取芯试样试验结果现场取芯所制水泥土试样在围压作用下固结,并按照表2中的试验参数进行渗透试验,按式(4)进行计算,得到的结果如表3所示㊂表3㊀水泥土(钻芯取样)三轴渗透试验结果Table3㊀Triaxial permeability test results of cement-soil(core drilling)Pore water pressure/kPa2030Confining pressure/kPa030405060040506070 Hydraulic conductivity k T/(10-7cm㊃s-1)9.05 3.110.920.810.8011.10 4.000.860.750.74 Pore water pressure/kPa4050Confining pressure/kPa050607080060708090 Hydraulic conductivity k T/(10-7cm㊃s-1)11.70 3.77 1.060.850.7912.10 3.060.830.760.65依据‘土工试验方法标准“中的常规变水头渗透试验,取4个试样渗透系数测定值的平均,所测定的渗透系数为9.47ˑ10-7cm/s㊂现场钻孔注水试验即为原位渗透试验,常用于检测水泥土防渗墙防渗加固效果㊂现场钻孔注水试验所测定的渗透系数为1.01ˑ10-7cm/s㊂观察比较上述数据可得:(1)用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行施加围压的三轴渗透试验在较高围压下测得的渗透系数接近现场钻孔注水试验所得的渗透系数,而用南55型渗透仪进行的常规变水头渗透试验所测定的渗透系数相对现场钻孔注水所测定的渗透系数大了近一个数量级㊂(2)图6㊁图7分别为三轴渗透试验中孔隙水压和围压与渗透系数的关系曲线㊂在围压为0时,随着孔隙水压的增加,土体渗透系数变大(图6)㊂孔隙水压不变时,随着围压增大,渗透系数减小,存在一个阈值,阈值之前变化明显,阈值之后变化很小,这个阈值约为围压比孔隙水压大20kPa(图7)㊂图6㊀三轴渗透试验围压为0时,孔隙水压与渗透系数关系图Fig.6㊀Relationship between pore water pressure and hydraulic conductivity when confining pressure is0(triaxial permeabilitytest)图7㊀三轴渗透试验中围压-渗透系数关系图Fig.7㊀Relationship between confining pressure and hydraulic conductivity(triaxial permeability test)㊀㊀为更好地验证测定水泥土渗透系数的方法,室内重新配制水泥土试样并进行试验㊂将配制的环刀样进412㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷行变水头渗透试验,每个试样测定4次渗透系数取平均值,取4个试样平均值为最终测定的渗透系数,最终测定的渗透系数为1.04ˑ10-7cm/s㊂三轴试样则置于应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪中进行三轴渗透试验,不考虑固结作用,未固结即加渗水压力㊂根据原状水泥土三轴渗透试验结果以及试验用土的性质,本次试验围压宜采用50kPa,孔隙水头为20kPa,最终测定的渗透系数为0.81ˑ10-7cm/s㊂截头圆锥型试件置于渗透试模中进行水泥土抗渗试验,先逐级加压,0.6MPa开始有水渗出,之后在相同渗透压力下试验取平均值,作为该组试件的渗透系数㊂每个试件测定6次,取4个误差允许范围内的值取平均,作为该试件的渗透系数㊂最终测定的渗透系数为3.09ˑ10-7cm/s㊂表4㊀室内制样水泥土渗透试验结果Table4㊀Permeability test results of cement-soil samples that prepared indoorsTest method k T/(10-7cm㊃s-1)Variable head permeability test 1.04Triaxial permeability test0.81Cement-soil permeability test 3.093㊀讨㊀论3.1㊀三轴渗透试验与变水头渗透试验土的渗透系数决定于土体孔隙直径的大小和流动液体的性质㊂改变水泥土的孔隙结构造成土体渗透通道发生改变,会对渗透系数产生影响㊂现场钻孔取芯时,存在应力释放现象,同时钻头的高速转动会对原状水泥土体造成扰动,取出的芯样和防渗墙中靠近孔洞区域的水泥土墙体都发生变形,内部孔隙空间改变,渗流通道变大㊂采用敲击的方法从钻头中取出芯样时,在外力的作用下芯样受到破坏,渗流孔隙体积发生变化㊂水泥土有一定凝结度,打磨成样的过程中时常会遇到水泥土崩坏的现象,产生一些孔隙,或者已有的孔隙变大,孔隙体积随之变大,渗透系数随着孔隙体积的增大而增大㊂在三轴渗透试验中,应力应变控制式三轴剪切渗透仪可对试样添加围压,使试验土体受力情况接近原位状态㊂钻孔注水试验因为土体受到扰动,所得试验结果较三轴渗透试验略大,无法正确描述出水泥土防渗墙的渗透性㊂利用变水头渗透试验测定原状水泥土打磨成的试样的渗透系数时,所用仪器为南55型渗透仪,受到仪器条件限制,无法提供较大的外力使试样接近原位状态,孔隙体积相比原状土较大,致使试验结果较大㊂综上所述,三轴渗透试验比变水头渗透试验更适合测定原状水泥土(钻芯取样)渗透系数㊂3.2㊀渗透系数与孔隙水压的关系孔隙水压力的作用下饱和土体内发生渗流现象,水在土颗粒之间的孔隙间流动㊂渗流过程中遭受阻力,也就是土粒骨架对孔隙水流的阻力,其反力也就是水流作用于土粒骨架的渗透力㊂也就是说水压在试样中形成渗流,渗透力对土骨架产生作用[16]㊂渗透力将破坏土体骨架的稳定性,致使孔隙发生改变,土体变形,反过来孔隙的改变和土体的变形将会引起流体渗透性能的改变㊂围压为0时,土体受到的外界压力较小,主要受到孔隙水压力提供的内部压力,渗流向上时渗透力将会使结构产生明显变化,改变土体内部结构,孔隙全部变为开敞型,从而改变土体的导水能力,土体的渗透能力发生变化㊂另一方面,土体中细颗粒在渗透力的作用下会发生偏转或移动,土体会进行部分颗粒重新排列,进而导致土体结构的变化和孔隙通道的变化,影响整体渗透性㊂随着孔隙水压力的增加,渗透力增大,渗流有效孔隙体积在渗透力的作用下慢慢增大,渗流通道扩大,渗透系数随之增大㊂3.3㊀孔隙水压不变,渗透系数与围压的关系由仪器给土体施加一个孔隙水压力,起到渗流作用,可称为渗流孔隙水压力,也叫驱动水压力㊂试样结构在外力的作用下受到破坏,组构杂乱排列,土体中孔隙较多,且组构之间的孔隙都是连通的,孔隙通道比较大㊂随着围压的增加,土体受到的压力增大,大孔隙变小孔隙,小孔隙闭合,土体更加密实,孔隙结构趋向稳定,孔隙比降低,土体中的渗流有效通道相对减小,渗透系数也随之明显变小㊂㊀第2期童煜霄等:不同方法测定水泥土渗透系数的研究413赵天宇等学者[17]发现,增大围压在一定程度上可以引起固结压密使试样更密实,减小了试样的孔隙体积,导致试样的渗透系数降低㊂同时得出围压对渗透系数大的试样的影响程度更显著,因为渗透系数大的试样孔隙体积相对更大,容易被压缩㊂大孔隙在围压增大的过程中变小,在达到阈值后,剩下的都是小孔隙,围压的增加固然会使小孔隙闭合,但渗流有效孔隙总体积变化不大,围压继续增加,渗流有效孔隙体积几乎不变,因此渗透系数趋于稳定㊂3.4㊀室内试样的三种试验结果变水头渗透试验和泥土抗渗试验所用仪器分别为南55型渗透仪和水泥土渗透仪,两个仪器中的试样周围存在侧向约束㊂三轴渗透试验中,可利用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪对试样施加较大围压,受力状态也更贴近工程实际㊂同时,三者的渗流方向均为从下至上,渗流过程中试样产生渗透力,方向也是从下至上㊂南55型渗透仪有上盖,由于人工操作的误差性,会使上盖与试样产生接触上盖,对于试样有一定的压力㊂当渗透力大于渗透强度时,超过渗透强度的部分渗透力作用于上盖,由牛顿第三定律可得,试样上表面会受到上盖的压力[18]㊂应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪既能施加垂直方向的压力,也可以施加侧向压力,由此可知南55型渗透仪和应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪中,试样的受力状态相似㊂水泥土渗透仪无上盖,当渗透力大于渗透强度时,渗出的水就会直接流出,试样上表面无荷载㊂水泥土抗渗试验加压至0.6MPa开始有水渗出,表明变水头渗透试验中2m水头产生的渗透力并未超出水泥土的渗透强度,则试样上表面无上盖压力,除试样内部受到的渗透压力外,受力状态与水泥土渗透仪中的受力状态相似㊂三种仪器中的试样统一配制,试样特性也相同,故三种试验方法的结果相近㊂变水头渗透试验以及水泥土渗透试验中,试样需大小适中,与试模紧密贴合,否则会产生裂缝,装样的状态和试样精度对试验结果影响较大,容易造成误差,并且需要人工读数,耗费精力颇多㊂三轴渗透试验试验采用计算机读数,较为精准,对试样精度要求较低,但其对仪器操作要求较高且试验周期较长,耗时久,比较适合时间宽裕的情况㊂在进行水泥土渗透试验时,可根据实际情况选择相应的试验方法㊂4㊀结㊀论(1)测定原状水泥土试样(钻芯取样)渗透系数时,用应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行施加围压的三轴渗透试验较常规变水头渗透试验更加准确,对于防渗墙渗透性的检测更具有代表性㊂(2)三轴渗透试验中,围压为0时,原状水泥土试样(钻芯取样)的渗透系数会随着孔隙水压的增加而增加㊂(3)三轴渗透试验中,保持孔隙水压不变,随着围压的增加,原状水泥土试样(钻芯取样)的渗透系数会减小,当围压比孔隙水压约大20kPa后渗透系数趋于稳定㊂(4)测定室内配制的水泥土试验的渗透系数时,变水头渗透试验㊁三轴渗透试验及水泥土抗渗试验三种方法所得试验结果相接近,即三种试验方法都可用于测定水泥土(室内配制)渗透系数㊂参考文献[1]㊀侯永峰,龚晓南.水泥土的渗透特性[J].浙江大学学报(工学版),2000,34(2):77-81.HOU 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渗透系数试验方法

渗透系数试验方法

渗透系数试验方法渗透系数可是个很有趣的概念呢,它在好多工程和地质研究里都超级重要。

那这个渗透系数的试验方法都有啥呢?一种常见的方法是常水头试验法。

想象一下,有个装满土样的管子,就像个小管道一样。

水从一端源源不断地以固定的水头流进去,然后从另一端流出来。

这个时候呢,我们就可以通过测量流入和流出的水量,还有土样的横截面积、长度这些数据,来算出渗透系数啦。

就像是在观察一群小水滴在土样这个小世界里的旅行速度,是不是很有趣呢?还有变水头试验法呢。

这个和常水头就有点不一样啦。

在这个试验里,水头是会变化的哦。

就好比小水滴的旅程中,推动它们前进的力量不是一直不变的。

我们通过观察水头随时间的变化情况,再结合土样的一些参数,也能算出渗透系数。

这就像是在破解一个小水滴的神秘旅程密码一样。

对于现场原位测试的话,有抽水试验。

在实际的地下环境里,就像在大地这个超级大的场地里做实验。

通过抽水,观察水位的下降情况,再考虑到抽水的流量、含水层的厚度等因素,就能得到渗透系数。

这就像是在和大地玩一个探索游戏,从大地妈妈那里获取小秘密。

另外,还有注水试验。

往地下注水,看水在地下的扩散情况,然后根据注入的水量、压力、时间等各种信息,算出渗透系数。

感觉就像是给大地送个小礼物(水),然后看大地怎么对待这个礼物,从而了解它的渗透特性。

这些试验方法各有各的特点,常水头试验法比较适合渗透性比较大的土样,就像那些比较疏松、容易让水通过的土。

变水头试验法呢,对于渗透性小一些的土样就更合适啦。

而现场原位测试呢,能更真实地反映实际地下的情况,不过操作起来可能会复杂一些。

不管哪种方法,都是为了更好地了解土或者岩石的渗透特性,就像我们去了解一个新朋友的脾气一样,这样在工程建设或者地质研究的时候,就能更好地应对啦。

土石混合体渗透性能的试验研究

土石混合体渗透性能的试验研究

土石混合体渗透性能的试验研究
周中;傅鹤林;刘宝琛;谭捍华;龙万学;罗强
【期刊名称】《湖南大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2006(033)006
【摘要】土石混合体属于典型的多孔介质,其渗透特性与砾石的体积分数关系密切.通过自制的常水头渗透仪,测定了不同含砾量时土石混合体渗透系数值,研究发现含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系;基于幂平均法,提出了土石混合体复合渗透系数的计算公式,并通过试验结果验证了该式的正确性,为土石混合体渗透系数的理论计算提供了一个简明有用的计算工具.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】周中;傅鹤林;刘宝琛;谭捍华;龙万学;罗强
【作者单位】中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075;中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075;中南大学,土木建筑学院,湖南,长沙,410075;贵州省交通规划勘察设计研究院,贵州,贵阳,550001;贵州省交通规划勘察设计研究院,贵州,贵阳,550001;贵州省交通规划勘察设计研究院,贵州,贵阳,550001
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.4
【相关文献】
1.土石混合体渗透性能的试坑双环注水试验研究 [J], 陈子华;陈蜀俊;陈健;盛谦;闵弘;胡伟
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3.土石混合体渗透性能的正交试验研究 [J], 周中;傅鹤林;刘宝琛;谭捍华;龙万学
4.土石混合体渗透性现场试坑试验研究 [J], 徐扬;高谦;李欣;李俊华;贾云喜
5.土石混合体的渗透特性试验研究 [J], 周军恒;李艳祥;蒋刚
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土力学渗透试验(实验五)

土力学渗透试验(实验五)
试样,或制备给定密度的扰动试样,进行充水饱和。注 意切土时,尽量避免结构扰动,影响实验结果。

2. 将土样装入渗透仪:首先在容器套筒内壁涂以薄层 凡士林,然后将盛有试样的环刀推入套筒并压入止水垫 m m 0.01( ) 1 0.01 圈。把挤出的多余凡士林小心刮净,装好带有透水石和 垫圈的上下盖,并用螺丝拧紧,不得漏气漏水。

6. 将水头管充水至需要高度后,关止水阀,开动秒表, 同时测记起始水头h1,经过时间t后,再测记终了水头h2, 如此连续测记2-3次后,再使水头管水位回升至需要高度, 再连续测记数次,前后需6次以上,实验终止,同时测记 实验开始时与终止时的水温。
五、实验记录及数据处理
1、按下式计算水温T℃时试样的渗透系数
K T 2.3

aL h1 lg At h2


式中:a — 变水头管截面积(cm2); L — 渗径,等于试样高度(cm); h1 — 开始时水头(cm); h2 — 终止时水头(cm); A — 试样的断面积(cm2); t — 时间(s); KT —水温T℃时试样的渗透系数(cm/s) 。
渗透试验
一、试验目的
通过实验测定变水头条件下(或常水头条件下)粘性土(或无粘性
土)的渗透系数 。
二、试验原理
变水头法试验:在整个试验过程中,水头是随着时间而变化的, 其装置如图所示,试样的一端与细玻璃管相接,在试验过程中量测某 一时段内细玻璃管中水位的变化,就可根据达西定律,求得土的渗透 系数。
0
0
0

3、进水口与水头装置连通,关变水头系统的止水夹,使 水头管内充满水。

4、容器侧立,排气管向上,开排气管止水夹。然后开进 水口阀充水排除容器底部的空气,直至水中无夹带气泡 溢出为止。关闭排气管止水夹,平放好容器。

裂隙粘土渗透性和敏感性研究

裂隙粘土渗透性和敏感性研究

裂隙粘土渗透性和敏感性研究
赵小龙;陈亮;季纯波;黄德文;丁小闯
【期刊名称】《水利与建筑工程学报》
【年(卷),期】2013(011)001
【摘要】裂隙粘土在我国广为分布,对该类土体渗透系数的测定方法主要为传统方法,但传统方法往往耗费大量的人力和时间,采用微水冲击试验却能很好的解决这些问题,分析传统方法与微水冲击试验所得结果的差别,指出不同方法研究该结构性粘土渗透特性的优缺点和工程适用性.通过分析和比较室内不同扰动情况土样试验测定结果,给出了裂隙粘土敏感性评价的指标.
【总页数】4页(P37-39,65)
【作者】赵小龙;陈亮;季纯波;黄德文;丁小闯
【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程研究所,江苏南京210098
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.4
【相关文献】
1.红粘土作为卫生填埋场粘土衬垫材料的渗透性试验研究 [J], 康旺东;张可能
2.平面裂隙接触面积对裂隙渗透性的影响 [J], 张奇
3.含不同倾角裂隙砂岩渗透性能试验研究 [J], 何如许; 裴向军; 钟传贵; 范明明
4.化学刺激法提高花岗岩类岩石裂隙渗透性的实验研究 [J], 郭清海; 何曈; 庄亚芹; 骆进; 张灿海
5.粗糙单裂隙渗透性尺寸效应及其影响因素研究 [J], 钟振;闫金秀;徐从强;颜真光;胡云进;高超;郜会彩
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土壤渗透率调查报告ppt课件

土壤渗透率调查报告ppt课件
花园土壤,干燥,上层图较为松软, 下层紧实,表面附有少量松针。
公路绿化带土壤,整体土壤较为紧 实,典型的黄土高原土壤,表面生 长较多植被。
小区中绿化带土壤,下雨后第三天, 土质有些湿润。
天津
位于河岸边,土层较厚,土质更加 疏松,植被茂密,土壤渗水度更14好。
实验记录
15
土壤渗透率实验 数据分析
根据本小组实验所得的各项数据综合分析,我们认为影 响土壤渗透率大小的影响因素主要有以下二大部分:
16
土壤渗透作用
在海绵城市中的应用
17
土壤渗透作用的应用
雨水花园
雨水花园是在低洼区域种有灌木、花草乃 至树木等植物的工程设施。通过土壤和植物的 过滤作用净化雨水,同时通过将雨水暂时滞留 而后慢慢渗入土壤来减少径流。海绵城市体系 可通过建设“雨水花园”控制雨水径流,针对 大面积的城市易涝区,海绵城市体系可通过建 设“暴雨花园”实现控制雨水峰值流量、削弱 污染的双重目标。
土壤杂质及植被的影响
渗透率较高的土壤的特点在于植被较多, 土质疏松,含有杂质;渗透率较低的土壤的 特点在于土质较硬。由此可得出结论,疏松 的土壤空隙较大,渗透性更高,渗透率高; 紧实的土壤空隙较小,渗透性更低,渗透率 低。同时,植被覆盖率大的土壤较相对裸露 的土壤而言,其土壤渗透率较高。大部分数 据表明植被种类丰富的土壤渗透率比植被种 类单一的高。
0.317 0.267
0.593 0.543
0.573 0.517
0.303
0.532
0.083 0.080
0.300 0.290
0.443 0.410
0.373 0.355
0.080 0.072
0.150 0.138
0.330 0.317

实验一 土壤渗透性的测定(实验报告)

实验一  土壤渗透性的测定(实验报告)

实验一土壤渗透性的测定目的要求径流对土壤的侵蚀能力主要取决于地表径流量,而透水性强的土壤往往在很大程度上减少地表径流量。

土壤透水性强弱常用渗透率(或渗透系数)表示。

当渗透量达到一个恒定值时的入渗量即为稳渗系数。

通过本次实验,掌握测定土壤渗透性的基本原理和操作方法。

基本原理由图可以看出,在降雨初期一段时间(几分钟)内,土壤渗透速率较高,降雨量全部渗入土壤,此时土壤的渗透速率和降水速率等值,没有地表径流产生。

随着降雨时间延长、土壤含水量增高,渗透速率逐渐降低,当渗透速率小于降水速率时,地表产生径流。

仪器设备环刀(200cm3,h5.2,Φ7.0cm),量筒(100及50ml),烧杯(100ml),漏斗、漏斗架、秒表等。

方法步骤一、在室外用环刀取原状土,带回实验室内,将环刀上、下盖取下,下端换上有网孔且垫有滤纸的底盖并将该端浸入水中,同时注意水面不要超过环刀上沿。

一般砂土浸4~6h,壤土浸8~12h,粘土浸24h。

二、到预定时间将环刀取出,在上端套上一个空环刀,接口处先用胶布封好,再用熔蜡粘合,严防从接口处漏水,然后将结合的环刀放在漏斗上,架上漏斗架,漏斗下面承接有烧杯。

三、往上面的空环刀中加水,水层5cm,加水后从漏斗滴下第一滴水时开始计时,以后每隔1,2,3,5,10,……t i……t n min更换漏斗下的烧杯(间隔时间的长短,视渗透快慢而定,注意要保持一定压力梯度)分别量出渗入量Q1,Q2,Q3,Q5……Q n。

每更换一次烧杯要将上面环刀中水面加至原来高度,同时记录水温(℃)。

四、试验一般时间约1h,渗水开始稳定,否则需继续观察到单位时间内渗出水量相等时为止。

结果计算⑴渗出水总量(Q) )1(10)(321)( SQ Q Q Q Q n mm ⨯+++=式中:n Q Q Q Q ,,,321----------每次渗出水量ml ,即cm 3S-----------渗透筒的横断面积cm 210----------由cm 换算成mm 所乖的倍数这样就可算出当地面保持5cm 水层厚度时,在任何时间内渗出水的总量。

研究房屋建筑施工中防渗漏施工技术的应用

研究房屋建筑施工中防渗漏施工技术的应用

研究房屋建筑施工中防渗漏施工技术的应用
刘晓龙
【期刊名称】《建筑·建材·装饰》
【年(卷),期】2021()5
【摘要】目前,随着人们生活水平的提高,对房屋建筑的要求也越来越高。

21 世纪以来,我国社会经济进步迅猛,人们的生活品质也持续提升,经济水平与消费水平的显著提升,使得人们对房屋建筑的品质也愈发重视。

房屋渗漏的现象是房屋建设工程中亟须解决的问题,如果房屋建筑的防渗漏设计出现差错,会严重影响人们的日常生活,使建筑存在安全隐患,因此需要对防渗漏技术措施进行持续优化和改进。

【总页数】1页(P0231-0231)
【作者】刘晓龙
【作者单位】新疆兵团城建集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】K
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渗透性试验数据的研究

渗透性试验数据的研究

科学技术创新土具有使水通过其孔隙渗流的性能称为土的渗透性。

渗透是指水在土孔隙中运动的现象,以达西定理表示为V=K i ,渗透试验的目的是测定土的渗透系数K ,其定义为单位水力坡降的渗透流速,常以c m /s 作为单位。

以供设计与施工开挖工程中选择排水,降水方法,计算斜坡稳定,坝基渗流,确定路堤、河堤断面浸润线位置等。

渗透性试验是土工试验重要内容之一,是土力学的基本内容。

土的渗透性的测定采用室内试验结果的较多,虽代表性有限,一般来说测定的K 值,只能作为参考。

渗透试验的分类按试验操作地点可分为室外(原位测试)和室内试验,室内试验又分为常水头和变水头试验。

本文主要研究常规室内变水头渗透试验影响渗透性试验数据。

变水头渗透试验适用于粉土和黏性土;分为水平试验和垂直试验两种。

如果试验结果与试验真值偏离的较大,定会对建筑物的安全造成威胁。

通过对两种取样方法渗透性数据的研究,土的渗透性与地应力、土的结构、饱和度、密度、试验设备、方法、环境、人为等多方面因素有关,试验操作中误差也对土的渗透系数产生一定的影响。

1变水头渗透试验简介1.1渗透原理大多自然土体都是三相体,即由固、液、气三相物质组成,固相土颗粒的作用是骨架,其间的孔隙可供液体以及气体流动,所以土体必然存在渗透性。

由于土颗粒间液体的流动,导致了水土压力的变化,从而影响土的承载力。

渗透系数是建筑设计施工过程中必须考虑的重要参数。

1.2试验原理试验仪器应符合试验结果可靠合理,结构简单,止水严密,易于排气。

仪器形式常用的是55型渗透仪,变水头实验装置简图如图1,根据达西定律,利用同一时间内经过土样的渗透流量与水头量相等推导而得,求得渗透系数是测试温度下的渗透系数。

建立瞬时达西定律,即可推出渗透系数k 的表达式。

设试验过程中任意时刻t 两段的水头h 1,h 2,差为△h ,管中水位下降h ,则t 时间内流入试样的水量为:V1=│a h │(││表示绝对值),式中a 为玻璃管断面积;根据达西定律,t 时间内流出试样的渗流量为:V2=k ×i ×A ×t =k ×(△h /L )×A ×t 式中,A-试样断面积;L-试样长度。

土力学渗透实验

土力学渗透实验

3.2.2 尾矿的渗透特性影响上游法筑坝尾矿库安全稳定性的诸多因素中,尾矿库的渗流状态是最重要的因素之一。

只有深入分析尾矿库的渗流状态,才能确定合理的筑坝工程指标,选择合适的排渗方案,从而保证尾矿库的安全[65,73,74]。

目前,国内外对尾矿库进行渗流分析时很少考虑尾矿的渗透系数随填埋位置和时间的变化。

近代土力学的研究表明,土的渗透特性与土中孔隙的多少和孔隙的分布情况密切相关。

随着尾矿的排放,下部堆积尾矿的上覆土压力逐渐增加。

在上覆土压力的作用下,尾矿将逐渐排水固结,随着固结的进行,尾矿孔隙比逐渐减小,而孔隙比的减小必然引起渗透系数的变化。

堆积尾矿的渗透系数与上部固结压力和孔隙比之间存在何种关系是一个值得探讨的问题[75-76]。

本文通过室内试验的方法,研究不同固结压力和孔隙比条件下各类尾矿的渗透系数变化情况,从而为尾矿库渗流稳定性分析提供科学依据。

(1)固结—渗透联合测定装置说明①固结—渗透联合测定装置构造说明现有技术中进行土样渗透试验主要仪器为《土工试验方法标准》[68](GB/T50123-1999)中所述的“常水头渗透试验”中的常水头渗透仪和“变水头渗透试验”中的变水头渗透仪。

上述仪器仅能进行单纯的渗透试验,但无法定量并均匀施加固结压力,因此很难精确得到孔隙比,导致试验数据不准确。

针对目前常见渗透试验装置存在的不足,为了减少同一试验中相同土样的制备数量和消除同一试验相同土样在制备过程中产生的误差,作者在70型渗透仪的基础上进行了合理改进,自行研制了固结—渗透联合测定装置,该装置不仅实现了定量、均匀施加固结压力,精确测定单一固结压力下的渗透系数的基本目的,而且实现了针对一个土样可以连续精确测定不同固结压力条件下土样的渗透系数,得到固结压力—孔隙比—渗透系数的定量变化规律,弥补了普通渗透装置由于无法定量、均匀施加固结压力,导致无法精确测定固结压力条件下土样的渗透系数,同时也不能连续测定不同固结压力下土样渗透系数的不足,提高了固结压力下渗透系数的测量精度而且大大减少了测定不同固结压力条件下土样渗透性的试验次数,该参数精度的提高使相关问题的研究更贴近实际。

不同利用类型土壤水分下渗特征试验研究

不同利用类型土壤水分下渗特征试验研究

不同利用类型土壤水分下渗特征试验研究
不同利用类型土壤水分下渗特征试验研究
以延安市柳林镇高坡村不同利用类型的土地为研究对象,采用双环法进行水分入渗试验,分析讨论不同土地利用类型土壤水分平均入渗速率、稳渗率等下渗特征.结果表明:①不同土地利用类型水分入渗速率均可用霍顿方程来描述;②留茬农地入渗前200 min平均入渗速率可达1.52 mm/min,稳渗率为1.17 mm/min,其它土地利用类型其平均入渗速率与稳渗率均表现为留茬农地>耕地>荒草地>田间道路;③土壤容重直接影响水分入渗,容重愈大,稳渗率愈低,两者呈指数函数关系.
作者:王健吴发启孟秦倩张青峰 WANG Jian WU Faqi MENG Qin-qian ZHANG Qing-feng 作者单位:西北农林科技大学,陕西,杨凌,712100 刊名:干旱地区农业研究ISTIC PKU 英文刊名:AGRICULTURAL RESEARCH IN THE ARID AREAS 年,卷(期):2006 24(6) 分类号: S152.7 关键词:入渗土地利用类型土壤水分入渗特征。

渗透率实验报告

渗透率实验报告

渗透率实验报告1. 实验目的本实验旨在通过测定土壤的渗透率,评估土壤的水分渗透能力,以此判断土壤的质地和排水情况。

2. 实验原理渗透率是指单位时间内单位面积土壤通过水分的能力。

一般使用渗透试验来测定渗透率,其中常用的方法有负压渗透法和曲线渗透法。

2.1 负压渗透法负压渗透法基于达西现象,在一定的压力下,土壤颗粒间的水分排除气泡,形成持续的水流,通过测定单位时间内流出的水量和试验时间,可以计算出渗透率。

2.2 曲线渗透法曲线渗透法是一种通过测定土壤的水分表面积和时间的关系来计算渗透率的方法。

首先,将一定量的水缓慢地注入到试验土壤中,然后测量在一定时间内流出的水量。

根据测得的数据绘制渗透曲线,通过曲线的降幅来计算渗透率。

3. 实验材料和设备•实验土壤样品•渗透仪•计时器•注水器•量杯4. 实验步骤4.1 负压渗透法实验1.准备土壤样品,将土壤样品过筛,排除大颗粒杂质。

2.将土壤样品放入渗透仪的渗透室。

3.使用注水器将水缓慢地注入到渗透仪的顶部,形成一定的水头。

4.启动计时器,记录流出的水量和时间。

5.根据记录的数据计算渗透率。

6.对于不同的土壤样品,重复以上步骤,取平均值作为最终渗透率。

4.2 曲线渗透法实验1.准备土壤样品,将土壤样品过筛,排除大颗粒杂质。

2.准备一个较深的容器,并在容器底部加水,使土壤处于饱和状态。

3.将土壤样品均匀地覆盖在容器的底部。

4.使用注水器将水缓慢地注入至试验土壤表面。

5.启动计时器,记录在一定时间间隔内流出的水量。

6.根据记录的数据绘制渗透曲线。

7.根据曲线的降幅计算渗透率。

8.对于不同的土壤样品,重复以上步骤,取平均值作为最终渗透率。

5. 实验结果和分析经过实验测量和计算,得到不同土壤样品的渗透率如下:土壤样品渗透率 (mm/h)样品1 5.20样品2 4.86样品3 6.02通过分析实验结果可以得出以下结论:1.样品3的渗透率最高,表明该土壤具有较好的排水性能。

2.样品2的渗透率最低,表明该土壤的排水性能较差。

细粒土渗透实验报告

细粒土渗透实验报告

细粒土渗透实验报告实验目的本实验旨在通过对细粒土的渗透性能进行实验研究,了解细粒土在不同条件下的渗透性能,为岩土工程设计提供数据支持。

实验原理渗透性实验是通过模拟水在土体中的渗透过程,测量渗透液的流量和水头下降以评估土体的渗透性能。

本实验采用恒水头法进行研究,即固定水头并测量渗透液的流量。

实验装置和材料实验装置包括水桶、细粒土样、渗透仪、水头计和计时器等。

实验使用细粒土样,其颗粒直径小于0.075mm,按照标准规范进行取样和筛分。

实验步骤1. 准备细粒土样:将细粒土样收集后进行筛分,选择表观密度较大的细粒土样进行实验。

2. 准备土样:将细粒土样压实到规定的密度,并保持土样充分湿润。

3. 安装渗透仪:将已湿润的细粒土样装入渗透仪,并固定好。

4. 调整水头:通过调整水桶或水头计的高度,使得水头保持恒定。

(注:水头的选择根据所需的实验条件和设计要求确定)5. 测量水头和流量:开始实验后,方便测量水头和记录流量随时间的变化。

6. 实验数据处理:根据实验记录的数据,计算渗透速度、渗透系数等参数。

实验结果根据实验数据,我们得到了以下结果:时间(分钟)渗透液流量(mL)- -0 05 1010 2015 3020 3525 3830 40根据计算,我们得到了以下参数:- 渗透速度:渗透液流量随时间的变化速率。

- 渗透系数:标志土体渗透性能的参数。

结论通过实验我们得到了细粒土在不同条件下的渗透性能数据,并计算了相应的渗透速度和渗透系数。

根据实验结果可以得出以下结论:1. 随着时间的增加,渗透液流量逐渐增加,说明细粒土的渗透性能较好。

2. 渗透速度和渗透系数能够客观地反映细粒土的渗透性能,为岩土工程设计提供参考。

展望本实验的结果为进一步研究细粒土的渗透性能提供了基础。

未来的研究中可以通过改变细粒土的颗粒大小、湿润度等条件,并结合不同的实验方法,对细粒土的渗透性能进行更加详细和全面的研究。

参考文献1. [《岩土工程学》第三版](2. [《土工试验方法规程》](。

土的不同渗透试验方法应用与研究_刘小龙

土的不同渗透试验方法应用与研究_刘小龙

为试验段与注水管的形状系数, cm。
3 室内渗透试验设备、步骤及注意事项
4 工程实践
希图鲁铜矿位于刚果( 金) 东南部加丹加省利卡 西镇附近, 矿区位于丘陵地带。尾矿库址地势平缓, 位于采场以东约 1700m, 距离废石场 200 余米, 尾矿库 为山谷型尾矿库, 设计总库容为 7. 688 106m3。尾矿 坝采用当地土料筑坝, 为碾压式重力坝。由于该尾矿 库采用就地取材、就地筑坝的方式, 库区内土的渗透 性就至关重要, 因此采用了三种较为精确的方式测试 土的渗透性: 取原状样进行室内渗透试验、现场双环 注水试验、现场钻孔注水试验。 4 1 室内渗透试验及成果分析
2 0- 2 2 2 0- 2 2 4 0- 4 2 2 0- 2 2 4 0- 4 2 2 0- 2 2 4 0- 4 2 1 8- 2 0 3 8- 4 0 2 0- 2 2 4 0- 4 2 4 2- 4 4 1 8- 2 0 3 8- 4 0 3 0- 3 2 2 0- 2 2 4 0- 4 2 3 0- 3 2
理论, 他认为: 若均匀介质土中 的水流呈线流 状态
时, 则渗透水流的速率, 与水力坡降 i 成正比。达西 定律表示为[ 1] :
v = ki
( 1)
式中, v 为渗流速度; i 为水力坡降; k 为渗透系数。
作者简介: 刘小龙 ( 1981- ) , 女, 助 理工 程师, 水文地 质工 程地 质专 业。 收稿日期: 2011- 02- 20
Application and Study on Different Permeability Test Method of Soil
Liu Xiaolong ( North China Nonferrous Engineering Invest igat ion Inst itute Co. , Ltd. )

土木工程中常用的渗透性测试方法探讨

土木工程中常用的渗透性测试方法探讨

土木工程中常用的渗透性测试方法探讨渗透试验是通过对土壤或混凝土样本施加水压,观察渗透情况来评估其渗透性能的一种方法。

试验过程中,将水从一侧施加压力,通过土壤或混凝土中的孔隙进行渗透。

渗透试验可以用来测定土壤或混凝土的渗透系数、渗透压力、渗透速率等参数。

渗透试验的常用方法有:
1.常规渗透试验:将水平压力施加在孔隙水中,通过观察水渗透孔板上的水位变化或渗透压力的上升来评估渗透性能。

2.改进渗透试验:在常规渗透试验的基础上,通过增加试验时间、提高压力、增加观测点等方法,来提高试验结果的准确性和可靠性。

渗透测定是通过测量土壤或混凝土的渗透性能参数,如渗透系数、渗透速率等,来评估其渗透性能的方法。

渗透测定可以使用现场测试或实验室测试进行。

渗透测定的常用方法有:
1.斯托克斯法:通过测量孔隙介质中水的渗透速率来计算土壤或混凝土的渗透系数。

该方法适用于孔隙介质为颗粒状或多孔性结构的土壤或混凝土。

2.触点电阻法:通过测量孔隙介质中水的电阻变化来评估土壤或混凝土的渗透性能。

该方法适用于含水量较低的土壤或混凝土。

3.核磁共振法:通过测量孔隙介质中水的核磁共振信号来评估土壤或混凝土的渗透性能。

该方法适用于含水量较高的土壤或混凝土。

需要注意的是,不同的渗透性测试方法适用于不同类型的土壤或混凝土,具体选择何种方法应根据实际情况综合考虑。

同时,为了得到准确可靠的测试结果,还应注意采样及试样制备的规范、试验环境的控制等方面的要求。

土渗透试验实验报告

土渗透试验实验报告

土渗透试验实验报告实验目的本实验的目的是研究土壤的渗透性质,了解土壤中水分的渗透能力及其对土壤的影响。

实验原理土壤的渗透性是指水分通过土壤的能力。

渗透性取决于土壤颗粒的形态、颗粒间的间隙、孔隙内部的连接性及土壤含水量等因素。

常用的土壤渗透性指标有渗透系数、渗透速率和持水能力等。

本实验采用土渗透试验方法,通过观察和记录土壤中水分的渗透情况,测量渗透速率和渗透系数,以评估土壤渗透性能。

实验步骤1. 实验准备收集所需实验设备和土样,确保实验仪器能正常运行。

2. 试验土样采集随机采集代表性的土样,在现场取得土壤样品。

3. 准备试验设备准备好试验装置,包括渗透仪、水桶、水泵、测量尺、台秤等。

4. 渗透试验操作将装置组装好,将土样放入装置中,调整土样的高度和宽度,使其紧密贴合。

倒入一定量的水,开始进行试验。

5. 观察和记录观察土壤中水分的渗透情况,记录下开始和结束时的水位差,记录时间和渗透速率。

6. 数据处理根据实验数据计算土壤的渗透系数、渗透速率以及持水能力等指标。

7. 结果分析根据实验结果分析土壤的渗透性质及其对水分的保持能力。

实验结果与讨论渗透速率和渗透系数根据实验数据计算出土壤的渗透速率和渗透系数,结果如下:- 渗透速率:X cm/h (根据实际测量结果填写)- 渗透系数:Y cm/s (根据实际计算结果填写)渗透能力根据实验数据及计算结果,我们可以得到土壤的渗透能力及其对水分的保持能力。

通过分析实验数据,我们可以得出如下结论:(根据实际分析结果填写)- 土壤的渗透速率较快/较慢,具有很好/较差的渗透性。

- 渗透系数表明土壤的渗透性能很高/较低。

- 土壤的持水能力较强/较弱,对水分的保持能力较好/较差。

结论通过本次土渗透试验,我们对土壤的渗透性质有了更深入的了解。

实验结果表明土壤的渗透能力对水分的保持能力有很大影响,渗透系数是评估土壤渗透性的重要指标。

实验的结果对土壤的水文性质和植物的生长有一定的实际意义。

不同方法测定水泥土渗透系数的研究分析

不同方法测定水泥土渗透系数的研究分析

不同方法测定水泥土渗透系数的研究分析【摘要】本文分析了不同方法测定水泥土渗透系数,通过综合分析,可以确定三轴渗透试验更适合测定水泥土渗透系数。

关键词:水泥土;渗透系数;测定方法因为水泥土具有良好的物理力学性能,因此在工程建设中得到推广利用,对比一般的土体,加入水泥胶凝材料之后,可以优化水泥土的防渗性。

水泥土渗透系数是水泥土渗流特性最直接的体现,其测量方法是进行水泥土渗流特性研究的重要依据,但由于水泥土渗流系数测试方法不一,在实践中容易出现歧义或偏差,故亟待深入研究。

因此,本文采用室内三轴、变水头等实验手段,对水泥土的渗透系数进行检测,并在此基础上,开展原位条件下的土体渗透性测试,探讨不同深度的孔隙水压力、围压等因素对土体渗透率的影响。

同时,通过对水泥土的三轴、变水头及水泥土的抗渗试验,探讨了相关方法。

一、三轴渗透试验和变水头渗透试验土的渗透性与土壤孔径和流体特性有关。

水泥土孔隙结构的变化引起了土壤中的渗流通路的变化,从而影响了土的渗流系数。

在现场钻孔取样的过程中,一方面会产生卸荷效应,另一方面,由于钻头旋转速度过快,会对原有的水泥浆土体产生干扰,导致岩心及附近的水泥浆土壁产生变形,导致岩心内部的孔隙结构发生变化,渗透通道增大。

当岩心被锤打出来时,岩心在外部压力的影响下被锤打出来,岩心被锤打,岩心破裂,同时改变渗流孔隙体积。

水泥具有一定的凝固程度,在打磨成样的过程中经常会出现水泥崩坏,出现了一些空洞,或是已经有的空洞变大,空洞体积也随之变大,渗透系数也随着空洞体积的增大而增大【1】。

在三轴向渗透实验中,采用应变控制式三轴剪切渗透仪,可以给试件施加一定的围压,从而使得被测土的受力状况更趋近于真实的力学状况。

由于土体的扰动,钻井注水试验得到的实验数据比三轴渗透试验要大一些,因此不能准确地反映出水粘土防渗墙的渗透性。

在使用变水头渗透试验来测量原状水粘土打磨成的试样的渗透系数时,所用的仪器是南55型渗透仪,由于仪器条件的局限,不能提供更大的外力,使得试样接近原位,因此与原状土相比,孔隙体积要大得多,使得实验结果比较大。

红粘土作为卫生填埋场粘土衬垫材料的渗透性试验研究

红粘土作为卫生填埋场粘土衬垫材料的渗透性试验研究

红粘土作为卫生填埋场粘土衬垫材料的渗透性试验研究研究目的:红粘土作为卫生填埋场粘土衬垫材料的渗透性试验研究,旨在探究红粘土的渗透性能,评估其作为卫生填埋场衬垫材料的适用性。

研究方法:本次研究首先选取一定数量的红粘土样品作为试验材料,然后通过不同浓度的铵盐水溶液对样品进行渗透实验,以模拟填埋场中底部渗水的情况。

测量过程中,使用渗透实验仪器记录水流速度和水压力变化,以及红粘土试样的渗透率。

研究结果:通过对红粘土样品的渗透性试验,得出如下结论:1.红粘土在不同浓度铵盐水溶液中的渗透性能表现出差异。

随着铵盐浓度的增加,红粘土的渗透性减弱,即渗透率降低。

2.渗透实验中,红粘土样品的渗透率与水流速度成正比。

水流速度较快时,红粘土的渗透率较高;水流速度较慢时,红粘土的渗透率较低。

3.在不同水压力下,红粘土试样的渗透率呈现出一定的变化。

当水压力较高时,红粘土的渗透率较低;当水压力较低时,红粘土的渗透率较高。

研究意义:本次研究结果表明,红粘土作为卫生填埋场衬垫材料具有一定的渗透性能。

然而,红粘土的渗透率与铵盐浓度、水流速度和水压力等因素密切相关。

因此,在实际应用中需要综合考虑填埋场的具体条件,合理选择红粘土作为衬垫材料。

研究不足和展望:本次研究仅通过实验测定了红粘土的渗透性能,并未对其它因素进行综合分析。

未来的研究可以在这个基础上,进一步研究红粘土的物理、化学性质,并结合实际填埋场的情况,开展更加综合的研究。

此外,还需要进一步研究红粘土与其他填埋场材料的配合性能,以提高填埋场的稳定性和环保性。

总结:红粘土作为卫生填埋场衬垫材料的渗透性试验研究,通过实验对红粘土的渗透性能进行了评估和分析。

结果表明,红粘土作为衬垫材料具有一定的渗透性,但其渗透率与铵盐浓度、水流速度和水压力等因素相关。

在实际应用中需要综合考虑填埋场的具体条件,以及红粘土与其他材料的配合性能。

未来的研究可以对红粘土的其他性质进行深入研究,并结合实际情况开展更加综合的研究。

降雨作用下马兰黄土渗透规律实验研究

降雨作用下马兰黄土渗透规律实验研究

降雨作用下马兰黄土渗透规律实验研究王念秦;刘晓玲;王庆涛;李少兵;冯鑫【摘要】通过自主研制的非饱和土直渗仪,对高为15cm、直径为12.5cm的圆柱形黄土试样进行降雨强度分别为16mm/h、50mm/h、70mm/h的渗透模拟试验,分析降水入渗深度、径流、富集量等与时间的对应关系,探究降水-黄土间的作用模式.得到实验结果:①不同雨强作用下,降水入渗锋面均呈漏斗状,凹面向下,均匀推进;②试验后试样含水率均超过液限,但随雨强增大含水率相应减小;③雨强16mm/h时无径流产生,雨强50mm/h、70mm/h时径流分别在试验开始29min 和14rmin时形成;④降水入渗具有阶段性,雨强16mm/h,可分为快速下渗、缓慢下渗和匀速下渗三个阶段;雨强50mm/h、70mm/h,水开始入渗速率与土自身吸水能力有关,待上覆土饱和,水不仅受重力还受水驱动力的作用,入渗速度加快,最后稳定.获得结论包括:(1)雨强越大,水受重力和水力梯度作用越大,水下渗速度越快,充填孔隙的水就越少;(2)在雨强大于土体吸水能力的一定范围内,雨水补给量、径流量、下渗量以及充填量之间随降雨历时、入渗深度、孔隙度变化等因素出现相互制约、相互促进的关系;(3)试样完成渗流后,土体内形成稳定流,富集量与时间呈线性关系.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2014(041)003【总页数】4页(P131-134)【关键词】马兰黄土;渗透试验;渗透规律【作者】王念秦;刘晓玲;王庆涛;李少兵;冯鑫【作者单位】西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054;西安科技大学地质与环境学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】P642.13+1降水入渗是诱发边(斜)坡失稳的重要原因[1],在水的作用下,黄土边坡坡体重力增加,土体孔隙压力改变,土体结构发生破坏,因此,水-土作用模式及方式的研究尤为重要。

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分析同一钻孔 、同一深度 、同一原状样粉质粘土 的水平渗透系数和垂直渗透系数 , 可以发现如下的规 律。见图1 。
本文室内渗透试验采用的是变水头渗透试验 , 适 用于各种细粒土 。
变水头室内渗透试验步骤如下 :1)试样制备 ;2) 试样饱和 ;3)装入容器 ;4)开阀放气 ;5)测记读数 ;6) 重复读数 ;7)整理资料 。

极细砂 , 粉土 , 砂 、粉土 、粘土混合物 , 层状粘土
极低
同上
实际不透水
风化的均质粘土
现场抽水试验特殊的变水头试验 从颗粒大小分布计算
现场抽水试验常水头试验
同上
现场注水试验变水头试验
-
现场注水试验特殊的室内渗透试验 从固结试验推算
-
-
室内渗透试验变水头计算公式如下 :
kT
=2.3
aL At
1 序言
渗透试验是工程勘察中一项重要试验 , 所测得 的渗透系数是土的一项重要力学指标 。 由于影响渗 透系数的因素十分复杂 , 当前室内和现场用的各种 方法所测定的渗透系数是个粗略的数值 , 实际上渗 透系数的测定方法 , 仍处于研究和改进之中 。
2 渗透试验原理及方法
法国水力学家达西(Darcy)给出了渗透 的基本
lg
h1 h2
(3)
式中 , a 为变水头管截面积 , cm2 ;t 为时间 , s ;L 为渗 流路径 , cm ;A 为试样的断面积 , cm2 ;h1 为开始水头 ,
cm ;h2 为终止水头 , cm 。
2 .2 现场原位渗透试验计算公式
现场原位渗透试验有试坑单环注水试验 、试坑双
环注水试验 、钻孔降水头注水试验 、钻孔常水头注水
Abstract Permeability test is an important test of engineering geological investigation , and it divides into laboratory test and field in situ test .The theory , the scope of application and the calculation method of laboratory test and field in situ test are introduced , and the operation process , data processing and the points of attention are also mainly studied .Based on the engineering practice , the soil layers permeability coefficients obtained from three types of permeability tests are compared , the similarities and differences among the three test results are analyzed , and the reasons caused the differences are studied .Finally a method to determine the soil layers permeability coefficient is put forwardd , and it provides some references for the similar engineering projects . Keywords permeability test ;permeability coefficient ;results differences ;determination of permeability coefficient
试验等 。本文主要介绍试坑双环注水试验和钻孔降
水头注水试验 。
试坑双环注水试验适用于地下水位以上的粘性
土层 , 使用内外两个铁环 , 打入试验地层 15cm , 使用
内外两个瓶测试一定时间内的水流量 。 双环注水试验渗透系数按下式进行计算[ 2 , 3] 。
k
=F(H
Hale Waihona Puke 17 .676Qz +z +0 .5Ha
2.0-2.2 2.0-2.2 4.0-4.2 2.0-2.2 4.0-4.2 2.0-2.2 4.0-4.2 1.8-2.0 3.8-4.0 2.0-2.2 4.0-4.2 4.2-4.4 1.8-2.0 3.8-4.0 3.0-3.2 2.0-2.2 4.0-4.2 3.0-3.2
3.55e -06 8.14e -06 2.77e -06 1.66e -05 6.51e -07 8.67e -06 2.38e -05 6.11e -05 5.53e -06 6.71e -06 3.08e -06 4.25e -06 8.05e -06 1.34e -07 3.15e -06 8.31e -07 2.55e -07 1.11e -07
图 1 水平渗透系数与垂直渗透系数关系
3 8 勘 察 科 学 技 术 2011 年第 3 期
从图 1 可以看出 , 该库区内粉质粘土层的水平 水平方向比垂直方向在相同的时间内更容易达到饱 渗透系数是垂直渗透系数的 2 .19 倍 , 说明在土层内 , 和 , 而且影响的范围更大 。 地表水在渗透的过程中 , 水平方向为主要渗透方向 ,
3 6 勘 察 科 学 技 术 2011 年第 3 期
土的不同渗透试验方法应用与研究
刘小龙
(华北有色工程勘察院有限公司 石家庄市 050021)
提 要 渗透试验是工程勘察中一项重要试验 , 分为室内 试验和现场原位试验 。 该文介绍 了室内渗 透试验和现 场 原位渗透试验的理论 、适用范围 、计算方法 , 着重研 究了室 内渗透 试验的 操作过 程 、数 据处理 及试验 注意事 项 。 结 合工 程实践 , 对三种渗透试验得出的土层渗透系数进行了 对比 , 分析了三种试验结 果存在的异 同 , 研 究了产生差 异 的原因 。 最后提出了一种确定土层渗透系数的方法 , 为类 似的工程提供了一些参考 。 关键词 渗透试验 渗透系数 成果差异 渗透系数确定
7.91e -06 3.26e -05 4.35e -06 5.38e -05 9.44e -07 1.44e -05 5.66e -05 7.24e -05 7.34e -06 9.35e -06 7.11e -06 7.96e -06 9.38e -06 2.01e -07 4.28e -06 6.34e -06 5.18e -07 7.53e -06
在整个库区内 , 5m 以上土层中 , 在钻孔中 2m 和 4m 的位置取了 40 组原状样土样 。
现场土层为粉质粘土 , 属于细粒土 , 土的渗透性 较弱 , 采用变水头渗透试验 。依照变水头试验的步骤 及注意事项 , 对 40 组土样进行了水平和垂直方向的 渗透试验 , 部分试验数据如表 2 所示 。
95-2 96-1 96-2 97-1 97-2 98-1 98-2 99-2 99-4 100 -1 101 -1 101 -2 103 -1 104 -1 105 -1 118 -1 118 -2
2.2-2.4 2.0-2.2 4.0-4.2 2.0-2.2 3.0-3.2 1.8-2.0 3.8-4.0 2.2-2.4 4.2-4.4 3.0-3.2 2.0-2.2 4.0-4.2 2.0-2.2 2.0-2.2 1.8-2.0 2.0-2.2 4.0-4.2
表 2 尾矿库粉质粘土室内渗透试验系数
土样编号
取土深度 m
渗透试验系数 (cm·s -1)
垂直
水平
土样编号
取土深度 m
渗透试验系数 (cm·s -1)
垂直
水平
76-1 77-1 77-2 78-1 80-2 81-1 81-2 83-1 83-2 84-1 84-2 85-4 86-1 86-2 87-1 88-1 88-2 89-2
从表 2 可以看出 , 库区内土层的试验室渗透系数 大多数处于 10-5 ~ 10-6 cm s 之间 , 与粉质粘土给定的 参考渗透系数值是一致的 。 而且从渗透系数数值可 以看出 , 整个库区内土层的渗透系数是相近的 , 这说 明库区内土层为同一性质的粉质粘土 , 这和现场钻探 所见是一致的 。 通过上述分析 , 库区内土层分布均 匀 , 性质相近 , 所以对同一地层 , 对所有的渗透系数取 平均值 , 可以得到比较准确的渗透系数 :k v =1 .03 × 10-5 cm s , kh =1.93×10-5 cm s 。
理论 , 他认为 :若均匀介质土中 的水流呈线流 状态
时 , 则渗透水流的速率 , 与水力坡降 i 成正比 。 达西 定律表示为[ 1] :
v = ki
(1)
式中 , v 为渗流速度 ;i 为水力坡降 ;k 为渗透系数 。
作者简介 :刘小龙(1981 -), 女 , 助 理工 程师 , 水文地 质工 程地 质专 业。 收稿日期 :2011 -02 -20
2011 年第 3 期 勘 察 科 学 技 术 37
表 1 土的渗透性和试验方法
渗透系数 k (cm·s -1) 1.0 10 -3 10 -6 10 -9 -
渗透性能
土的种类
直接测定方法
间接测定方法

干净的砾
中等
干净的砂及砂砾
Application and Study on Different Permeability Test Method of Soil
Liu Xiaolong (North China Nonferrous Engineering Investigation Institute Co ., Ltd .)
2.1 室内渗透试验计算方法
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