常水头渗透系数试验
实验四 渗透试验 - 云南农业大学.
实验四 渗透试验一、概述水从土孔隙中透过的现象称为渗透。
根据砂土的试验，得到如下渗透规律：Ki V =或 A i K Q ⋅⋅=式中：V ——渗透流速(cm/s)Q ——渗透流量。
若在时段t 内渗过的水量为△，则tVQ =（cm³/s ） A ——渗透总面积（cm²）i ——水力坡降，若土样厚度为L 水头为h ，则Lhi =； K ——渗透系数。
可表示为：th A LV K ⋅⋅⋅=（1） 渗透系数K 在工程上应用甚广。
在计算土工建筑物和地基的渗透量以及固结计算等都需要渗透系数值。
因此它是土工试验的基本项目之一。
在室内测定的渗透系数的仪器、方法很多。
但根据其原理大致可分为常水头与变水头两种。
常水头试验就是在整个试验过程中保持水头不变，它适用于透水性大有砂性土。
变水头试验就是在整个试验过程中随时间而变化，它适用于透水性小的粘性土。
二、常水头试验常水头试验装置如下图所示，按下列步骤进行：（1）取烘干土600克，分层装入渗透仪的试验筒内。
每层2—3厘米，并加水捣实，最后使土样表面与筒顶齐平，称剩余的土重W 1(克)，则装入筒内的土重W 为：W=(600-W 1) （2）在土样表面放一透水石并加顶盖，拧紧螺栓，使其紧密结合以免漏水。
（3）将渗透仪底座上的进水口与供水系统的进水管相接。
（4）关管夹3、4、5，开管夹1、2向供水瓶内水充满而排气管有水溢出时，即关管1、2，开管夹3、4；当底座排气咀出水而不带气泡时，即关管夹4，开管夹5。
使水由下而上饱和土样；当项盖出水口流出的水已至清晰，此时即认为土样已经完全饱和并可开始量测。
（5）开动秒表，并将量筒放在出水口下面，经一定时间t 以后，移开量筒，立即用温度计测定水温T 并量出筒内的水量V ，如此重得两次。
1.管夹22.排水管3.供水瓶4.管夹5.管夹16.小测压管7.小测压管8.上盖9.出水管10.排气管夹11.下游12.进水管夹3接水源（6）将上述测定的t 、v 、h 、L 等值代入(1)式即可求得渗透系数K 值。
土工试验渗透试验
土工试验渗透试验16 渗透试验16．1 一般规定16．1．1 常水头渗透试验适用于粗粒土，变水头渗透试验适用于细粒土。
16．1．2 试验用水宜采用实际作用于土中的天然水。
有困难时，可用纯水或经过滤的清水。
在试验前必须用抽气法或煮沸法进行脱气。
试验时的水温宜高于室温3℃～4℃。
16．1．3 渗透系数的最大允许差值应为±2．0×10-n cm／s，在测得的结果中取3个～4个在允许差值范围内的数据，求得其平均值，作为试样在该孔隙比e时的渗透系数。
16．1．4 本试验应以水温20℃为标准温度，计算标准温度下的渗透系数。
16．2 常水头渗透试验16．2．1 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：1 常水头渗透仪装置：封底圆筒的尺寸参数应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB／T 15406的规定；当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样最大粒径的10倍；玻璃测压管内径为0．6cm，分度值为0．1cm(图16．2．1)；2 天平：称量5000g，分度值1．0g；3 温度计：分度值0．5℃；4 其他：木锤、秒表。
16．2．2 常水头渗透试验应按下列步骤进行：1 应先装好仪器(图16．2．1)，并检查各管路接头处是否漏水。
将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属孔板，关止水夹。
图16．2．1 常水头渗透装置1-封底金属圆筒；2-金属孔板；3-测压孔；4-玻璃测压管；5-溢水孔；6-渗水孔；7-调节管；8-滑动支架；9-供水瓶；10-供水管；11-止水夹；12-容量为500mL的量筒；13-温度计；14-试样；15-砾石层2 取具有代表性的风干试样3kg～4kg，称量准确至1．0g，并测定试样的风干含水率。
3 将试样分层装入圆筒，每层厚2cm～3cm，用木锤轻轻击实到一定的厚度，以控制其孔隙比。
试样含黏粒较多时，应在金属孔板上加铺厚约2cm的粗砂过渡层，防止试验时细粒流失，并量出过渡层厚度。
土的渗透试验和渗透系数
土的渗透试验和渗透系数土的渗透试验和渗透系数2010-04-1511:04由达西定律可知土的渗透系数k反映了土的渗透性能是渗流计算用到的必须指标它的大小可通过试验或经验决定试验可在实验室或现场进行而室内测定渗透系数有常水头法和变水头法 1.室内常水头渗透试验常水头渗透试验装置的示意图如图2-4所示与达西渗透试验装置相似。
在圆柱形试验筒内装置土样土的截面积为A即试验筒截面积在整个试验过程中土样上的水头保持不变。
在土图2-4常水头试验装置图2-5变水头试验装置样中选择两点1、2两点的距离为L.分别在两点设置测压管。
试验开始时水自上而下流经土样待渗流稳定后测得在时间t内流过土样的流量为Q并同时读得两测压管的水头差为△h。
则单位时间内渗流量由达西定律从而可求得土样渗透系数2-4 常水头渗透试验适用于测量砂土渗透系数对于粘性土由于渗透系数很小应采用变水头法测量其渗透系数。
2.变水头渗透试验变水头渗透试验装置如图2-5所示。
土样的截面积为A高度为L。
试验筒上设置储水管储水管截面积为a试验开始时储水管水头为h1经过时间t后水头降为h2令在时间dt内水头降低了dh则在dt时间内通过土样的流水量为由达西定律在dt时段内流经试样的渗水量又可表示为由以上两式可得对上式两边取积分并整理后可得可得土渗透系数为2-5 式2-5中的a、L、A为己知试验时只要量测与时刻t1、t2对应的水位h1、h2就可求出渗透系数。
3.现场抽水试验对于粗颗粒土或成层土室内试验时不易取得原状土样或者土样不能反映天然土层的层次或土颗粒排列情况这时从现场试验得到的渗透系数将比室内试验准确。
图2-6为一现场井孔抽水试验示意图。
在试验现场沉入1根抽水井管穿过要测定k值的砂土层并在距井中心不同距离处设置一个或两个观测孔然后自井中以不变的速率连续进行抽水抽水造成井周围的地下水位逐渐下降形成一个以井孔为轴心的降落漏斗状的地下水面。
测定水头差形成的水力梯度使水流向井内。
常水头渗透、变水头渗透试验记录
重庆恒信水利工程质量检测有限责任公司
常水头渗透试验记录
样品编号 委托日期
仪器设备 及
环境条件
仪器设备名称
委托编号 取样地点
型号
管理编号
记录编号 试验日期
示值范围
分辨力
温度(℃)
相对湿度(%)
样品状态描述
试样高度
m3 试样质量
试验 次数
n
（cm/s）
附注： 校核
计算
检测
经过 测压管水位（cm） 时间 t（s） Ⅰ管 Ⅱ管 Ⅲ管
水位差（cm）
H1
H2
平均H
g 土粒密度
采用标准 g/cm3 孔隙比e
测压孔间距 10 cm
水力 坡降
J
渗透 水量 Q（cm3）
渗透系数 kT（cm/s）
平均 水温 （℃）
校正 系数 ηT/η20
水温20℃ 渗透系数
平均渗透系数k20
k20(cm/s)
1渗透试验
土的渗透试验一、试验目的土具有被水透过的性能称为土的渗透性。
渗透性质是土体的重要的工程性质，决定土体的强度性质和变形、固结性质。
渗透试验主要是测定土体的渗透系数k。
渗透系数的定义是单位水力坡降的渗透流速，常以cm/s 作为单位。
二、试验原理渗透试验原理就是在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高度，从而计算出渗流速度和水力梯度，代入(1-1)式计算出渗透系数。
(1-1)v ki由于土的渗透系数变化范围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s，故实验室内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透试验装置用来测定渗透系数k比较小的凝聚性土的渗透系数。
本试验采用的纯水，应在试验前用抽气法或煮沸法脱气。
试验时的水温宜高于试验室温度3～4°C。
三、试验设备及试验操作（一）常水头试验1.仪器设备金属封底圆筒、金属孔板、滤网、测压管和供水瓶金属圆筒内径为10cm，高40cm。
当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样最大粒径的10 倍。
2.操作步骤（1）装好仪器，检查是否漏水。
量测滤网至筒顶的高度，将调节管与供水管相连，由仪器底部充水至水位达到金属透水板顶面时，放入滤纸，关止水夹. （2）取代表性风干土样3~4kg，称重精确至1g，测定风干含水率；将风干土样分层装入圆筒内，每层2～3cm，根据要求的孔隙比，控制试样厚度。
当试样中含粘粒时，应在滤网上铺2cm 厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。
每层试样装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面，最后一层试样应高出测压管3～4cm，并在试样顶面铺2cm 砾石作为缓冲层。
当水面高出试样顶面时，应继续充水至溢水孔有水溢出。
将调节管卸下，使管口高于圆筒顶面，观测三个测压管水位是否与孔口齐平。
图4.1 常水头渗透装置1—金属圆筒；2—金属孔板；3—测压孔；4—测压管；5—溢水孔；6—渗水孔；7—调节管；8—滑动架；9—供水管；10—止水夹；11—温度计；12—砾石层；13—试样；14—量杯；15—供水瓶（3）量试样顶面至筒顶高度，计算试样高度，称剩余土样的质量，计算试样质量。
渗透试验(2010)
实验四 渗透试验一、试验目的土具有被水透过的性能称为土的渗透性。
渗透性质是土体的重要的工程性质，决定土体的强度性质和变形、固结性质，渗透问题是土力学的三个重要问题之一，与强度问题、变形问题合成土力学的主要三大问题。
渗透试验主要是测定土体的渗透系数，渗透系数的定义是单位水力坡降的渗透流速，常以cm/s 作为单位。
二、一般规定1、渗透试验根据土颗粒的大小可以区分为常水头渗透试验和变水头渗透试验，对于粗粒土常采用常水头渗透试验，细粒土常采用变水头渗透试验。
2、本试验采用的纯水，应在试验前用抽气法或煮沸法脱气。
试验时的水温宜高于试验室温度3～4°C。
3、本试验以水温20oC 为标准温度，标准温度下的渗透系数应按下式计算： 2020ηηTTk k = （4－1） 式中 k 20 ______标准温度时试样的渗透系数（cm/s ）；ηT ______T °C 时水的动力粘滞系数（kPa·s）； η20______20°C 时水的动力粘滞系数（kPa·s）。
粘滞系数比T ηT /η20 查《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1999）表13.1.3。
三、试验方法1、常水头渗透试验 （1）试验仪器设备本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：常水头渗透仪装置：由金属封底圆筒、金属孔板、滤网、测压管和供水瓶组成（图4.1）。
金属圆筒内径为10cm ，高40cm 。
当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样最大粒径的10 倍。
（2）试验步骤① 按本标准图4.1装好仪器，量测滤网至筒顶的高度，将调节管和供水管相连。
从渗水孔向圆筒充水至高出滤网顶面。
② 取具有代表性的风干土样3～4kg ，测定其风干含水率。
将风干土样分层装入圆筒内，每层2～3cm ，根据要求的孔隙比，控制试样厚度。
当试样中含粘粒时，应在滤网上铺2cm 厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。
每层试样装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面，最后一层试样应高出测压管3～4cm ，并在试样顶面铺2cm 砾石作为缓冲层。
常水头法测定渗透系数.
常水头渗透试验记录表（70型渗透仪）
水位差（cm）
H1
⑸
H 2 平均H
⑹ ⑺
2
水力 坡降 ⑻2源自k T (cm/土工技术与应用
常水头法测定渗透系数
制作人 : 汪繁荣 金爱梅 长江工程职业技术学院
目
录
问题引入 常水头法试验原理、仪器 常水头法试验过程 常水头法试验数据处理
常水头试验法试验原理 • 常水头试验法适用于透水性较强的粗粒土。常水头试验法是 指在整个试验过程中，水头保持不变。其试验装置如下图所 示，前述达西渗透试验属于此种类型。 • 试验中用量筒和秒表测定在某一时段t内流经土样的水量V， 由达西定律得：
s) ⑽
9 A18
k 20 k 20 (cm/s) (cm/s) ⒀ ⒁ (10)× (12)
(2)-(3) (3)-(4) 1 2
5 6 （ 7 ）
T 20
土工技术与应用
主持单位：山西水利职业技术学院 长江工程职业技术学院 参建单位：黄河水利职业技术学院 浙江同济科技职业学院
常水头试验装置示意图
土工技术与应用
试验仪器
• 70型渗透仪：如下图所示。 • 其它：木击锤、秒表、天平、温度计、量杯等。
土工技术与应用
试验步骤
1.调节
2.取土
3.装土
3.饱和
5.进水
6.降低调 节管
7.测记
土工技术与应用
8.重复试 验
试验过程动画演示
常水头渗透试验原理和误差原因分析
河南建材20182021年第1期常水头渗透试验原理和误差原因分析高强福建省建科院检验检测有限公司（361000）摘要:常水头渗透试验方法主要针对粗粒组中的砂，其原理依据达西定律，即水在砂中的渗透速率与试样的水力坡度成正比例关系。
在常水头渗透试验过程中，前期需要对原材料进行最大干密度试验和比重试验，分别得到原材料的最大干密度和比重数据；然后根据设计要求的孔隙比制作试样，依据规范操作步骤进行渗透试验。
由于人员、材料、仪器设备、方法、环境等要素的影响，得到的测试数据往往会存在偏差，因此要深刻理解试验原理和熟悉操作步骤，使得试验数据更加真实准确。
关键词:渗透系数；达西定律；孔隙比；误差；动力黏滞系数0引言沿海城市由于地域的限制,原有城市规模已无法满足城市化发展的需要和人们对美好生活的期望。
为解决土地资源稀缺问题,吹填造地被广泛地运用在实际工程中,同时排水固结加速沉降过程也在地基处理中发挥了举足轻重的作用。
排水固结技术中材料的渗透系数主导了地基处理最终的效果,因此准确地测得砂的渗透系数,可以为吹填造地工程的设计和施工提供理论依据,同时也可用以检测施工质量。
了解渗透试验的原理和操作步骤,熟悉操作步骤中产生误差的原因并且注意避免相应的误差,确切地测得砂的渗透系数,在具体工程中可以发挥重要的作用。
1试验原理常水头渗透试验的原理为达西定律,表述为单位时间内的渗透水量与试样的断面积和水力坡度=/为正比例关系且与砂的透水特性有关,渗透系数t=。
通过试验记录渗透水量、两测压孔中心之间的样品高度、平均水位差以及所用时间,就可以计算得到样品的常水头渗透系数。
2试验方法《公路土工试验规程》JTG E40—2007中规定,室内常水头渗透试验所用仪器应满足下列要求:有封底圆筒,高40cm、内径10cm;金属孔板距筒底6cm;有三个距离为10cm的测压孔,与筒边连接处有钢丝罩面。
前期需要对砂进行最大干密度和比重试验,并根据实际需要的孔隙比制作试样,分层填筑,用木锤轻轻击实到要求厚度,以满足孔隙比。
常水头渗透试验实验报告
常水头渗透试验实验报告
一、实验目的
本实验旨在通过常水头渗透试验，测定土体的渗透系数，了解土体在恒定水头下的渗透性能，为工程设计和施工提供依据。
二、实验原理
常水头渗透试验是通过保持水头恒定，测定土体在恒定水头下的渗透流量，从而计算土体的渗透系数。
渗透系数是反映土体渗透性能的重要参数，其值越大，表明土体的透水性能越好。
三、实验步骤
1.准备试验材料：选择具有代表性的土样，制备成规则的
试样，如圆柱形或矩形。
2.安装试样：将试样放置在试验容器中，确保试样与容器
壁之间无缝隙。
3.注水：向试验容器中注水，使水头高度保持恒定。
4.记录数据：记录渗透流量随时间的变化，并观察水位下
降情况。
5.数据处理：根据记录的数据，计算土体的渗透系数。
四、实验结果及分析
1.实验数据记录
1.
根据实验数据，计算土体的渗透系数。
具体计算方法可参考相关教材或规范。
分析土体渗透系数的变化规律，了解土体在不同水头下的渗透性能。
同时，对比不同土样的渗透系数，分析其差异原因。
五、结论
根据实验结果，得出以下结论：
1.本实验成功测定了土体的渗透系数，了解了土体的渗透
性能。
2.实验结果表明，该土样在恒定水头下的渗透性能较好。
5.土的渗透性及渗透试验
土的渗透性及渗透试验影响渗透性的因素是很复杂的，主要有粘粒含量，矿物成分，溶液性质，孔隙大小、形状、连通性。
并且由于一些原因会使土的渗流规律出现偏离达西定律的现象。
渗透系数——液体在单位压力梯度下渡过单位土截面的量。
假设与压力梯度和液体流量q 成线性关系，从而可有达西定律：iA q k 水力梯度流体所流过的面积液体流量渗透系数⨯=A qv 截面面积流量渗透速度=然而需要注意的是截面面积A 为所考虑的整个土体的截面面积，但是其中的一部分是土颗粒，因此水实际流过的面积要小的多。
实际的平均渗透速度t v 应该比v 更大，可以用下式解出：nv e e v v t =+⋅=1其中，孔隙比e ：土中孔隙体积与土颗粒体积之比，s v V V =e 孔隙率n ：土中孔隙体积与土总体积之比，(%)100⨯=VV n v 土的渗透性主要受土体宏观结构的影响：如果黏土有裂隙或者含有细砂都会导致其渗透性增大到黏土本身渗透性的数倍。
水平向渗透性与竖向渗透性水的渗透会沿着阻力最小的方向，实验室试样尺寸很小以及试样的获得和制备方法，在大尺寸时的性质并不能体现，并且试验结果并不能完全代表拥有显著宏观结构原位土的性质。
另外，实验室试验往往是采用外力强迫水在土样中发生竖向流动，然而在现场最为关心的重要因素为水平向渗透性，因为它在实际中表现得更为显著，原位试验就可以克服这种缺点。
土渗透性的影响因素：土的粒度成分及矿物成分、合水膜厚度、土的结构构造、水的粘滞度、土中气体渗透水流施于单位土体内土粒上的力称为渗流力、动水压力。
当渗流力和土的有效重度相同且方向相反时，土颗粒间的压力等于零，土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定。
这种现象称为流土，此时的水头梯度成为临界水头梯度icr。
流土：是指在渗流作用下局部土体表面隆起，或土粒群同时起动而流失的现象。
它主要发生在地基或土坝下游渗流逸出处。
管涌：指在渗流作用下土体的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发生移动并被带出的现象。
常水头试验
1 常水头试验（一）试验目的测定无粘性土的渗透系数k ，以了解土的渗透性能大小，用于土的渗透计算和供建造土坝时选土料之用。
（二）试验原理渗透是液体在多孔介质中运动的现象。
渗透系数是表达这一现象的定量指标。
土的渗透性是由于骨架颗粒之间存在孔隙构成水的通道所致。
常水头渗透试验适用于粗粒土。
（三）仪器设备 1．70型渗透仪：2．其它：木击锤、秒表、天平、温度计、量杯等。
（四）操作步骤1．调节：将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属孔板，关止水夹。
2．取土：取风干试样3～4kg ，称量准确至1.0g ，并测定其风干含水率。
3．装土：将试样分层装入仪器，每层厚2～3cm ，用木锤轻轻击实到一定厚度，以控 制其孔隙比。
4．饱和：每层砂样装好后，连接调节管与供水管，微开止水夹，使砂样从下至上逐渐 饱和，待饱和后，关上止水夹。
5．进水：提高调节管使其高于溢水孔，然后将调节管与供水管分开，并将供水管置于 试样筒内，开止水夹，使水由上部注入筒内。
6．降低调节管：降低调节管口使位于试样上部三分之一处，造成水位差。
在渗透过程 中，溢水孔始终有余水溢出，以保持常水位。
7．测记：开动秒表，用量筒自调节管接取一定时间内的渗透水量，并重复一次。
测记 进水与出水处的水温，取其平均值。
8．重复试验：降低调节管口至试样中部及下部三分之一处，以改变水力坡降，按以上 步骤重复进行测定。
（五）试验注意事项1．装砂前要检查仪器的测压管及调节管是否堵塞。
2．干砂饱和时，必须将调节管接通水源让砂饱和。
3．试验时水源要直接流到试样筒里，水位与溢水孔齐平。
（六）计算公式 按下列计算渗透系数：AHt QL K T = T TK K 2020μμ=式中：Q —时间t 秒内的渗出水量，cm 3； H —平均水位差（H 1+H 2）/2，cm ； L —两测压孔中心间的试样高度，cm ； t —时间，s ；K T —水温为T ℃时试样的渗透系数，cm/s ； K 20—水温为20℃时试样的渗透系数，cm/s ； μT 、μ20—水温分别为T ℃与20℃时水的动力粘滞系数，μT /μ20的比值可查附表得出。
SL 115-95 变水头(常水头)渗透仪校验方法.
变水头渗透仪校验方法
使用中的和修理后的变水头
一概述
变水头其
变水头渗透试验装置示意图
容量为
当土体中渗透水流呈层流状态与水力坡
成正比水力坡降变
渗透试验装置的结构示意如图
变水头渗透仪要有铭牌
型号编号
砂眼涂层应平整光
洁碰伤
下盖及套筒应以耐腐蚀不易变形的金属
材料制造
透水板两端应平整
切土环刀
级滴定管
三校验条件
分度值
粗糙度标准对比样块四等一级
四校验项目和校验方法
通过目测和对比条至第
符合要求后
透水板校验透水板校验方法
标准分享网
环刀校验切土环刀校验方法
密封性校验
按
将环刀装入渗透容器中
下盖
将渗透仪的出水管口和排气管口堵塞
开动空气压缩机使压力达
然后打开阀门使的气压
进入渗透仪中
使用中和修理后的渗透仪只进行密封性校验
五校验结果的处理
按本方法校验合格的渗透仪由校验单位发给校验合格
证书则发给校验结果通知书。
简述土的渗透系数的测定方法以及粘土渗透达西定律
土的渗透系数的测定方法有多种，常用的有常水头试验和变水头试验。
常水头试验适用于测定透水性强的无粘性土，变水头试验适用于透水性弱的岩土。
达西定律只能用于常水头即层流，其内容为：水流通过土试样单位截面积的渗流量与水力梯度成正比。
土的渗透达西定律是达西（H.Darcy）于1856年在稳定流和层流条件下，用粗颗粒土进行了大量的渗透试验后得出的。
该定律表明了渗流速度与水力梯度（或水头能量损失）和土的渗透性质之间的基本规律，是渗流的基本规律。
渗透试验
土的渗透试验一、试验目的土具有被水透过的性能称为土的渗透性。
渗透性质是土体的重要的工程性质，决定土体的强度性质和变形、固结性质。
渗透试验主要是测定土体的渗透系数k。
渗透系数的定义是单位水力坡降的渗透流速，常以cm/s 作为单位。
二、试验原理渗透试验原理就是在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高度，从而计算出渗流速度和水力梯度，代入(1-1)式计算出渗透系数。
(1-1)v ki由于土的渗透系数变化范围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s，故实验室内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透试验装置用来测定渗透系数k比较小的凝聚性土的渗透系数。
本试验采用的纯水，应在试验前用抽气法或煮沸法脱气。
试验时的水温宜高于试验室温度3～4°C。
三、试验设备及试验操作（一）常水头试验1.仪器设备金属封底圆筒、金属孔板、滤网、测压管和供水瓶金属圆筒内径为10cm，高40cm。
当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样最大粒径的10 倍。
2.操作步骤（1）装好仪器，检查是否漏水。
量测滤网至筒顶的高度，将调节管与供水管相连，由仪器底部充水至水位达到金属透水板顶面时，放入滤纸，关止水夹. （2）取代表性风干土样3~4kg，称重精确至1g，测定风干含水率；将风干土样分层装入圆筒内，每层2～3cm，根据要求的孔隙比，控制试样厚度。
当试样中含粘粒时，应在滤网上铺2cm 厚的粗砂作为过滤层，防止细粒流失。
每层试样装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面，最后一层试样应高出测压管3～4cm，并在试样顶面铺2cm 砾石作为缓冲层。
当水面高出试样顶面时，应继续充水至溢水孔有水溢出。
将调节管卸下，使管口高于圆筒顶面，观测三个测压管水位是否与孔口齐平。
图4.1 常水头渗透装置1—金属圆筒；2—金属孔板；3—测压孔；4—测压管；5—溢水孔；6—渗水孔；7—调节管；8—滑动架；9—供水管；10—止水夹；11—温度计；12—砾石层；13—试样；14—量杯；15—供水瓶（3）量试样顶面至筒顶高度，计算试样高度，称剩余土样的质量，计算试样质量。
水利工程土力学教学课件：3.2 渗透系数及其确定方法(常水头实验)
（一）测定方法 渗透系数测定
K >103cm/s的砂土
室内试验 现场试验
常水头 变水头
抽水试验 注水试验
k<103cm/s的粉 土和粘土
二、测定方法
（1）常水头渗透试验
截面积为A，流径L； 压力水头维持不变； 试验开始时，水自上而下流经土样； 待渗流稳走后，测得水量Q； 同时读得a、b两点水头差 h。
02
测定方法
二、测定ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ法
渗透系数的测定可以分为现场试验和室内试验两大 类。一般地讲，现场试验比室内试验得到的成果较 准确可靠。因此，对于重要工程常需进行现场测定 。现场试验常用野外井点抽水试验。
室内试验测定土的渗透系数的仪器和方法较多，但 就原理来说可分为常水头试验和变水头试验两种。
二、测定方法
另外：
dQ kiAdt k (h / L) Adt
变水头渗透试验示意图
k<10-3cm/s的 粉土和粘土
一、土力学研究的意义
（二）影响因素
• 土颗粒的粒径、级配和矿物成分（大）
• 土的结构和构造
• 孔隙比或孔隙率（大）
• 水的动力粘滞度 • 土的饱和度？
e lg k
k cd120
则得： Q qt kiAt k h At L
故，渗透系数为：
k QL hAt
常水头试验示意图
k>103cm/s的砂
土
二、测定方法
（2）变水头渗透试验
土样的截面积A，高度为L 储水管截面积为a 试验开始储水管水头为h0 经过时间t后降为h1 时间dt内水头降低dh，水量为：
则得： dQ adh
3.2渗透系数及其确定 方法
目录
土力学渗透试验(实验五)
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。
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
KT
2.3aLlgh1 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） 。
三、试验仪器
1、南-55型渗透仪、南-55型（改进行）渗透仪。
2、水头装置：变水头管要求内径均匀且不大于1cm，装 在带有刻度且读数精确到1.0mm的木板上。
3、切土器，100mL量筒，秒表，温度计，削土刀，钢丝 锯，凡士林等。
四、实验方法及步骤：
1. 根据需要用环刀在垂直或平行土样层面切取原状 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。
22 0
式中：K20 — 水温为20℃时试样的渗透系数（cm/s）；
ηT — T℃时水的动力粘滞系数（Pa ·S）； η20 — 20℃时水的动力粘滞系数（Pa ·S）； 比值ηT /η20与温度的关系，见表。
3. 在测得的结是中取3－4个允许误差范围以内的数值， 求其平均值，作为试样在该孔隙比e时的渗透系数。
4. 根据需要，可在半对数坐标中，绘制以孔隙比为纵坐标， 渗透系数为横坐标的e ~ k关系曲线图。
试验三、常水头渗透试验
试验一、粗 粒 土 渗 透 试 验（一）概述渗透试验的目的是测定土的渗透系数。
室内试验可根据不同土质情况选用不同仪器和试验方法，详见《土工试验规程》SL237–1999。
本试验主要介绍用70型渗透仪在常水头条件下测定粗粒土的渗透系数的方法。
（二）试验原理在实验室内测定土的渗透系数方法很多。
根据其原理，可分为常水头和变水头两种。
前者适用于透水性大（k>10–3cm/s ）的粗粒土，例如砾石和砂土。
后者适用于透水性小（k<10–3cm/s ）的细粒土，例如粉土和粘土。
常水头的意义就是在整个试验过程中保持水头为常数。
如图 1–1所示，L 为试样厚度，A 为试样截面积，h 为常水头渗透仪中试样的上下水位差，这三者可在试验前直接测定。
试验时用量水杯和秒表测出某时间间隔t 内流过土样的总水量Q ，即可根据达西定律求出渗透系数k 。
因为At LAkkiAt qt Q ⋅=== （ 1–1，a ） 所以 A h tQL k = （ 1–1，b ）式中 k ——渗透系数，cm/s ； A ——试样截面积，cm 2； L ——渗径（即试样高度），cm ； Q ——t 秒时间内总渗透水量，cm 3； h ——常水头，cm 。
1．仪器设备如图 1–2所示70型渗透仪，其中包括装样筒、测压板、供水瓶及量筒等。
另外有：木锤、秒表、天平等。
2．操作步骤（1）将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属孔板，关止水夹。
（2）取具有代表性的风干土试样3～4kg ，称量准确至1.0g ，并测定试样的风干含水率。
（3）将试样分层装入仪器，每层厚2～3cm ，用木锤轻轻击实，使达到一定厚度，以控制其孔隙比。
每层试样装好后，微开止水夹，使试样逐渐饱和，至水面与试样顶面齐平，关止水夹。
饱和时水流不应过急，以免冲动试样。
图 1–1 常水头试验装置示意图图1–2 70型渗透仪（4）依上述步骤逐层装样，并进行饱和，直至试样高出上测压孔3～4cm 为止，在试样上端铺约2cm 厚的砾石作缓冲层，等最后一层试样饱和，水从溢水孔流出为止，关止水夹。