实验2：渗透试验

注意事项
关于试验用水问题，水中含气对渗透系数的影响主要由于水 中气体分离，形成气泡堵塞土的孔隙，致使渗透系数逐渐降 低，因此，试验中要求用无气水，最好用实际作用于土中的 天然水；GB/T50123-1999规范规定采用的纯水要脱气，并 规定水温高于室温3-4℃，目的是避免水进入试样因温度升 高而分解出气泡。。 水的动力粘滞系数随温度而变化，土的渗透系数与水的动力 粘滞系数成反比，因此在任一温度下测定的渗透系数应换算 到标准温度下的渗透系数 K20。
渗透系数参考值
结果应用
1．计算基坑涌水量 2．设计排水构筑物 3．计算沉降所需时间 4．人工降低地下水位的计算
The End
常水头试验
操作步骤 6.记录三个测压管水位h1、h2、 h3 ， 计算平均水位差h和水力 梯度i； 7.开动秒表，用量筒接取经过一 t的渗水量Q，量测 渗透水的水温T℃； 8.改变调节管的高度，达到渗透 稳定后，重复6、7的步骤，平行 进行5～6次试验； 9.按公式计算每次量测的水温 T℃时的渗透系数kTi；
常水头试验
仪器设备
(1) 70型渗透仪，其中 封底圆筒高40cm， 内径10cm，金属孔扳距 筒底6cm。 (2)其他：木锤、秒表、 天平、量筒等。
常水头试验
试验时，由于供水瓶不 断补充水，使土样上游水位 保持不变。出水口位置可调， 一旦固定好出水口位置，上 下游水位差就固定了。当达 到稳定渗流后，三个测压管 中水位即为定值，相邻两根 测压管间渗径长度均为L＝ 10cm；设从测压管后标尺 上读出的测压管的水位分别 为h1、h2、h3，则在Ｌ长度 上平均水头差为:
法国人达西，1855年提 出了达西定律 水在土中渗透的渗流量q 与渗流断面积A及水头差 △h 成正比，与断面间 距L成反比，
h qk A L
q h v k ki A L
试验原理
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，根据达西渗 流定律计算出渗透系数。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。实验室 内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验 用来测定渗透系数k比较大的无粘性土（砂土）的 渗透系数；变水头试验用来测定渗透系数k较小的 粘土和粉土的渗透系数。
操作步骤 1.按图将仪器装好，接通 调节管和供水管，使水流 到仪器底部，水位略高于 金属孔板，关止水夹； 2.取具有代表性风干土样 3~4kg，称量准确至1g，并 测其风干含水率；
常水头试验
操作步骤 3.将试样分层装入仪器， 据预定孔隙比控制试样密 度。每层装完后从调节管 进水至试样顶面。最后一 层应高出上测压管孔3～ 4cm，并在试样顶面铺 2cm砾石作为缓冲层。待 最后一层试样饱和后，继 续使水位上升至圆筒顶面。 将调节管卸下，使管口高 于圆筒顶面，观察三个测 压管水位是否与孔口平齐；
常水头试验
操作步骤 4.量测试样顶面至筒顶余高，计 算出试样高度。称量剩余土样， 计算出装入土（试样）质量，计 算试样干密度和孔隙比； 5.供水管向圆筒顶面供水，使水 面始终保持与渗透仪顶面齐平 （试验操作表明保持水位与溢水 孔面平齐较困难），同时降低调 节管高度，形成自上向下方向的 渗流。固定调节管在某一高度。 过一段时间以后，三个测压管水 位达到稳定值，表明形成稳定渗 流场；
T k20 kT 20
注意事项


渗透试验几次平行试验测得的渗透系数采用表达式kti=Bi×10-n时，Bi保留一位
非零整数位，允许差值不大于2×10-n，对不太均匀的原状土，限制可适当放宽； 常水头试验适用于砂性土； 变水头试验适用于粘性； 变水头法试验过程中，若发现水流过快或出水口有混浊现象，应立即检查容器 有 无漏水或试样中是否出现集中渗流，若有，应重新制样试验； 土的渗透性是水流通过土孔隙的能力，显然，土的孔隙大小，决定着渗透系数 的 大小，因此测定渗透系数时，必须说明与渗透系数相适应的土的密实状态。
渗 透 试 验
基本知识
渗透：水在土体孔隙中流动的现象；渗透系数是表达这 一现象的定量指标，由于影响渗透系数的因素十分复杂 ，目前室内和现场用各种方法所测定的渗透系数，仍然 是个比较粗略的数值。 土的渗透性：土具有被水透过的性能。 渗透所引起的问题： 1. 水的问题； 2.土的问题。
基本知识
达西渗透定律
变水头试验。
h i L
dt时段内的渗出水量为dQ=-adh， 故渗透速度为：
a dh v dt A h a dh v ki k L dt A
变水头试验
dh k A dt h aL
从t1时刻到t2时刻进出水口水位差 从h1到h2。

h2
h1
Baidu Nhomakorabea
dh k A t2 dt h a L t1
h1 aL k 2.3 lg A t2 t1 h2
变水头试验
操作步骤 1.试样制备：变水头渗透试验的试样分原 状试样和扰动试样两种，其制备方法分别 为： (a)原状试样：根据要测定的渗透系数的 方向，用环刀在垂直或平行土层面方向切 取原状试样，试样两端削平即可，禁止用 修土刀反复涂抹。放入饱和器内抽气饱和 （或其它方法饱和）；(b)扰动试样：用 饱和度较低（Sr≤80％）的土压实或击实 办法制样，然后饱和。
常水头试验
操作步骤 10.计算渗透系数均值； 11.按下式折算到20℃时的渗透 系数k20；
T k20 kT 20
变水头试验。
(1)变水头渗透装置 (2)其他：切土器， 温度计，削土刀，秒 表、钢丝锯，凡士林 等。
变水头试验。
试验时，与试样底部相连的玻璃测 压管内充一定高度的水，自试样底向试 样顶渗透，从试样顶部的出水口流出。 对于饱和土体的渗流，出水口出水后单 位时间测压管内的水渗入试样的量应等 于出水口排出的量，即渗流量。 设t1时刻测压管中水位与出水口水 位差为h1，到t2时刻水位差降为h2。设 在(t1，t2)时段内某一时刻t，进出水口水 位差为h，经过dt时段后，测压管中水 位降低dh。若测压管内截面积为ａ，试 样横截面积为Ａ，试样高度为Ｌ。t时刻， 土样中的平均水力梯度为：
变水头试验
操作步骤 5. 待出水管有水流出后，开始测定试验数 据。记录t=t1时，上下游水位差h1；t=t2时， 上下游水位差h2。改变测压管中水位（由 进水管补充水），进行５～６次平行试验。 记录测压管内径ａ，量测渗透水温T℃；
6.按公式计算每次量测的水温T℃时的渗 透系数kTi； 7.按下式折算到20℃时的渗透系数k20；
h1 h2 h2 h3 h1 h3 h 2 2
常水头试验
用量筒测定渗流量，若t时段内测得的渗出水量为Q， 则渗流速度为：
Q v t A
渗透系数为：
h v ki k L
vL k h
Q L k t A h
常水头试验
变水头试验
操作步骤 2.将盛有试样的环刀套入护筒，装好各部 位止水圈。注意试样上下透水石和滤纸按 先后顺序装好，盖上顶盖，拧紧顶部螺丝， 不得漏水漏气； 3.把装好试样的渗透仪进水口与水头装置 （测压管）相连。注意及时向测压管中补 4. 在向试样渗透前，先由底部排气嘴出水， 排除底部空气，至排气嘴无气泡时，关闭 排气嘴，水自下向上渗流，由顶部出水管 排水；