粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨_谢定松
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。
缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究
缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究盛小涛;定培中;朱国胜【摘要】Scaling methods in Chinese codes and specifications were used to treat the wide-graded coarse-grained materials with maximum diameter of 200 mm. By controlling maximum particles to 60mm and 20mm respectively, several simulated grada-tions are obtained. And aiming to the simulated gradation and original gradation, the maximum dry density test and permeability test were conducted to the treated materials to study the effects of different scaling methods and maximum particles on the density and permeability of coarse-grained materials. Experimental results show that, for the maximum dry density test, the maximum dry density decreases with the maximum diameter by using the same scaling method, which demonstrates that coarse particles have a significant skeleton effect. Due to a proper P5 content after treatment, the fine particles achieve a better filling state and a maximum dry density could be obtained, the test value of simulated gradation is closer to that of original gradation. Under this principle, the similar gradation method and mixing method are superior to exclusion method and equivalent replacing method. For the permeability test, the permeability of material with relatively little maximum diameter is smaller by using the same scaling method. The content of fine particles significantly influences the permeability, especially the particles less than 5 mm. Under this principle, the equivalent replacing method is the most suitable.%依据规范推荐的粗粒料超径处理方法,对最大颗粒粒径为200 mm的宽级配料进行缩尺,控制最大颗粒粒径分别为60,20 mm,获取多条模拟级配,对原始级配、模拟级配粗粒料进行最大干密度试验和渗透试验,以研究不同缩尺方法、不同最大颗粒粒径条件下,粗粒料密度和渗透性的变化规律。
粗粒土渗透试验缩尺方法研究
粗粒土渗透试验缩尺方法研究作者：崔文燕王军霞来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2020年第1期崔文燕王军霞摘要：文章通过分析不同缩尺方式下的渗透变形试验，对粗粒土渗透的影响情况进行阐述，进一步得出相应的实验结论。
关键词：粗粒土；渗透试验；缩尺方法所谓不均匀粗粒土，其实就是指某中间粒径组的质量百分含量小于或者等于3%的土壤，其也会被称为级配不连续型粗粒土。
因为每一个时期河水的实际挟带能力并不相同，因此在自然界之中，经过河水沉积之后，其粗粒土绝大多数情况下会表现为级配不连续型。
这一类土壤粒径的组成较为广泛，其具备较高的抗剪强度，并且具有沉积变形较小的特征，因此通常会将其作为土石坝体的填筑材料或者作为坝基土层。
但是需要注意的是，由于级配不连续粗粒土，其粒间的粘聚力比较小，因此颗粒组成之中的缺级粒径会将土体分成骨架粗料以及填充粗料两大部分。
而在水的渗流作用下，十分容易出现细粒随着粗粒间的孔隙而出现流失的管涌型渗透出现破坏。
因此，为了保障所构筑的土石坝和地基的渗透处于稳定性的状态，需要对于室内进行渗透变形试验，从而分析其渗透的破坏形式以及临界水力的坡降。
一、试验样品试验中共选择两种配置不同的颗粒，将其组成配级不连续型的处理试样。
两类样品最大的粒径都保持为60mm，而其所缺失粒径组大约为1mm左右。
而在这其中第一类的不均匀系数约为49，曲率系数为7，小于1mm细粒的百分含量为20%左右，特征粒径为33mm。
而第二类的不均匀系约为57，曲率系数为0.25，小于1mm细粒的百分含量为40%左右，其明显高于第一类样品，特征粒径为27mm。
其试验样品期分别为管涌型以及流土型的土壤。
二、缩尺方式试验的原则以及方式一般情况下，土料之中含有超粒径颗粒时，其主要的处理方式有等量替代方式、相似级配方式以及混合方式等。
其中由于剔除方式，混合方式在进行渗透试验缩尺之中，不会使细料的含量有过大的变化，因此在目前进行渗透试验之中，剔除法以及混合法基本上是不会使用的[1]。
粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法研究
粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法研究
张丹;邱子源;金伟;张梓航;罗玉龙
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】目前还未建立适用于粗粒土渗透及渗透变形试验的缩尺方法,遵循缩尺前后粒径小于d30(颗粒级配中质量百分含量30%所对应的颗粒粒径)以及粒径小于5 mm的颗粒含量及组成不变的原则,基于等量替代法,提出了一种粗粒土渗透及渗透变形试验缩尺方法:如果原级配中5 mm以下的颗粒含量大于等于30%,则根据试样允许最大粒径以下的大于5 mm的各粒组含量,按比例等质量替换超粒径颗粒;如果原级配中5 mm以下的颗粒含量小于30%,则根据试样允许最大粒径以下的大于d30的各粒组含量,按比例等质量替换超粒径颗粒。
利用多组粗粒土渗透及渗透变形试验,论证了缩尺方法的可靠性。
研究表明:提出的缩尺方法合理可行。
缩尺后,土体渗透破坏型式未发生变化,渗透系数与原级配比较接近,渗透变形临界坡降和破坏坡降与原级配基本一致,缩尺级配的渗透及渗透稳定特性能够较好地反映原级配的渗透及渗透稳定特性。
【总页数】9页(P164-172)
【作者】张丹;邱子源;金伟;张梓航;罗玉龙
【作者单位】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司;河海大学水利水电学院【正文语种】中文
【中图分类】TU411
【相关文献】
1.级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究
2.缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究
3.粗粒土渗透变形特性的细观数值试验研究
4.粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨
5.应力状态下含黏粗粒土渗透变形特性试验研究
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粗粒筑坝材料密实度的缩尺效应研究
第30卷第2期岩石力学与工程学报V ol.30 No.2 2011年2月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2011粗粒筑坝材料密实度的缩尺效应研究朱晟1，2，王永明1，2，翁厚洋1，3(1. 河海大学水文水资源与水利水电工程科学国家重点实验室，江苏南京 210098；2. 河海大学水工结构研究所，江苏南京 210098；3. 宏润建设集团股份有限公司，浙江宁波 315700)摘要：针对已有研究成果忽视密实度缩尺效应对粗粒筑坝料力学性质影响的问题，根据双江口300 m级土石坝堆石料的原平均设计级配曲线，采用4种不同缩尺方法得到室内干密度极值试验成果，利用粗粒筑坝材料的级配设计母线——Talbot曲线，引入分形几何理论，选取对级配性质较为敏感的Talbot公式的指数n以及反映颗粒形状与粗糙度的因子作为分形指标，解译粗粒料密实度出现缩尺效应的内在原因，为粗粒料级配构成对密实度影响的量化评价提供依据，克服以往只能利用不均匀系数和曲率系数进行模糊评价的缺点。
利用PFC2D软件，结合混合法各缩尺比级配进行干密度极值数值试验，研究缩尺效应对粗粒料的相对密度、孔隙率的影响规律，并分析引起其差异的细观机制。
关键词：水利工程；土石坝；粗粒料；密实度；缩尺效应；分形几何中图分类号：TV 641 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2011)02–0348–10 STUDY OF SCALE EFFECT OF DENSITY OF COARSE-GRAINED DAMMATERIALSZHU Sheng1，2，WANG Yongming1，2，WENG Houyang1，3(1. State Key Laboratory of Hydrology-water Resources and Hydraulic Engineering，Hohai University，Nanjing，Jiangsu210098，China；2. Institute of Hydraulic Structures，Hohai University，Nanjing，Jiangsu210098，China；3. Hongrun Construction GroupCo.，Ltd.，Ningbo，Zhejiang315700，China)Abstract：The scale effect of density on the mechanical properties of coarse-grained dam materials is ignored in previous studies. On this basis，four scale methods are used to obtain the maximum dry density in laboratory according to the original average design gradation curve of rockfill in Shuangjiangkou earth-rockfill dam. Based on the design generatrix of the coarse-grained dam materials gradation—Talbot curve and fractal geometry theory，the mechanism of scale effect of density for coarse-grained dam materials is interpreted，which selects the Talbot formula index and the factor reflecting the particle shape and roughness as the fractal indices. The basis of quantitatively evaluating the effect of gradation on density is provided；and the shortcomings of fuzzy evaluation only using the non-uniformity coefficient and curvature coefficient is overcome. Combined the mixed scale method，the numerical tests on the maximum dry density is carried out by using the particle flow code in two dimensions(PFC2D)；the law of scale effect on the relative density and porosity of coarse-grained materials is studied；and the microscopic mechanism causing the difference is analyzed.Key words：hydraulic engineering；earth-rockfill dam；coarse-grained materials；density；scale effect；fractal geometry收稿日期：2010–08–11；修回日期：2010–10–25基金项目：“十一五”国家科技支撑计划项目(2008BAB29B02)作者简介：朱晟(1965–)，男，博士，1988年毕业于河海大学水工专业，现任教授、博士生导师，主要从事土石坝等水工岩土与环境岩土方面的教学与研究工作。
粗粒土垂直渗透仪检定规程
粗粒土垂直渗透仪检定规程
粗粒土垂直渗透仪是测量土壤渗透性能的一种仪器，为保证测量准确性，需要进行检定。
下面是粗粒土垂直渗透仪检定规程：
1、检定前准备
（1）对粗粒土垂直渗透仪进行清洁，确保无异物。
（2）根据检定标准，选取检定液体。
（3）对检定液体进行检测，确认其浓度和温度。
2、设备检定
（1）校准砝码：用已知质量标准砝码进行校准，计算砝码偏差。
（2）测量螺旋桨的数量：使用放置在设备底部的螺旋桨探头，测量其数量并与标准值进行比对。
（3）检测刻度盘：使用已知量的校准液体进行测定，确保刻度盘的读数准确无误。
3、检定程序
（1）在仪器上方安装质量容器，将液体倒入容器中，液体深度应该超过10mm。
（2）打开仪器电源，待仪器预热后启动操作程序。
（3）将粗粒土垂直渗透仪的检定头缓慢放入液体中并启动计时器。
（4）按照设备说明书上的要求进行操作，并记录读数。
（5）重复以上操作直到数据三次测量的标准偏差小于设定值。
4、检定记录
（1）记录每次测量的数据并计算其平均值。
（2）记录设备的校准结果及标准偏差。
（3）检定记录保存至少两年。
以上是粗粒土垂直渗透仪检定规程。
在检定过程中，需要严格按照规定操作，确保测量数据的准确性。
同时，也需要注意对仪器的日常维护和保养，确保仪器的长期稳定性和可靠性。
粗粒土渗透特性研究
粗粒土渗透特性研究摘要：本文以云南省东川蒋家沟泥石流粗粒土作为研究对象，研究了它的颗粒级配和渗透性，以改装后的渗透仪作为试验设备，得到了粗粒土的渗透系数，拟合了渗透系数和不均匀系数、曲率系数、d60/d30的关系式，对同一种土，可以节约成本，减少工作量。
关键词：蒋家沟，粗粒土，渗透性，不均匀系数，曲率系数Abstract: This article take the Yunnan province Dongchuan Jiangjia gully debris flow in coarse grained soil as the research object, and studies on its grain size distribution and permeability, with modified permeameter as test equipment, obtained the coarse grained soil permeability coefficient, fitting the permeability coefficient and coefficient of uniformity, the curvature coefficient, d60/d30 relationship type, for the same soil, can save cost, reduce the workload.Keywords: Jiangjiagou, coarse grained soil, permeability, uniformity coefficient, coefficient of curvature0 引言水利部行业标准和国家标准将60mm>d>0.075mm的含量大于50%的土划分为粗颗粒土，云南省东川区蒋家沟泥石流土体毫无疑问属于粗粒土。
土的渗透性和渗流问题和测定方法
常用的方法有：解析法、数值法和水电比拟法三种 对于边界条件比较简单的渗流可采用解析法 对于边界条件较复杂的渗流采用数值法和比拟法 任何一种计算方法的结果都可以用流网来表示
第三章 土的渗透性与渗流问题
§3.5 渗透力与渗透变形
一、渗透力
水在土体中流动时，会力图拖曳土粒而消耗部分能量 引起水头的损失 渗透力——渗透水流施加于单位土粒上的拖曳力
常用的有注水（压水）试验和抽水试验两种 实验原理都是通过几个井,一个作为实验井,其它 作为观察井,抽水或注水后,地下水位会发生变化, 可以推算出渗透系数,实验费用较高
§3.3 渗透系数及其测定方法
2、室内渗透试验
a.常水头试验————整个 试验过程中水头保持不变, 适用于透水性大的土，例如
砂土（k>10-3cm/s）
lg
160 52
2.09 105 cm/s
第三章 土的渗透性与渗流问题
§3.4 二维渗流与流网
工程中遇到的渗流问题,边界条件要复杂的多,水流 在形态上往往是二维或是三维的。
如：闸基的渗流、土坝的渗流等
a
c
b
上游
浸润线 下游
流线 等势线
§3.4 二维渗流与流网
一、平面渗流的基本方程
达西渗透定律二维形式如下：
J F whA
§3.5 渗透力与渗透变形
渗流作用于单位土体的力
j
J AL
whA
AL
i w
说明：渗透力j是渗流对单位土体的作用力，是一种
体积力，其大小与水力坡降成正比，作用方向与渗流
方向一致，单位为kN/m3
§3.5 渗透力与渗透变形
渗流力的存在，将使土体内部受力发生变化，这种 变化对土体稳定性有显著的影响
级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究
级 配 法 因土 体 粒 径 的 等 比例 减 小使 反 映粗 料 孔 隙 尺 寸 的特 征 粒 径 Ｄ ， 相应 变小， 对 管 涌型 土 进 行 处理 后 渗 透
破 坏形式转变为过渡型 ， 流 土 型 土 的渗 透 破 坏 形 式 虽 不会 发 生 改 变 ， 但 土 颗 粒 离散 程 度 的 增 大 使 相 应 的 ， １ 告 界
各类 缩 尺方法 对试 样 渗 透稳 定 性 的影 响 ， 提 出适应 于
尺寸 上 的局 限性 ， 《 土 工试 验 规 程 》 （ Ｓ Ｌ ２ ３ ７—１ ９ ９ ９ ）
规 定仪 器 内径应 大于 试样 特征 粒径 ｄ 的 ５倍 ， 以防止 尺寸 效应对 试验 结果 的影 响 ， 对 于 存 在 不满 足 要 求 的 超 粒径 颗粒 需采 用一 定 的等效方 法进 行处 理 。各类 规
料 和填充 细料 两个 部分 ， 在水 的渗 流 作 用下 容 易 出现
细料 随粗 料 间孔 隙流 失 的管 涌 型 渗 透 破 坏 。为 保
证 所 构筑 土石 坝 以及 地 基 的渗 透稳 定 性 ， 需 在 室 内开
展 渗 透变形 试验 以分 析相 应试 样 的渗透破 坏形 式 和临 界水 力坡 降 。 由于粗 粒 土的宽 级配 特性 以及 室 内渗 透变 形仪 器
针 对 目前超粒 径颗 粒缩 尺方 法对 粗粒 土渗 透变形 试 验和 渗透稳 定性 评 价 还 缺 乏相 应 认 识 的 现状 ， 本 文 开 展不 同超粒 径 缩尺方 法下 级配 不连 续型粗 粒 土 的渗 透 变形 试验 ， 通过 与原 级配 试样 的试 验结果 对 比， 分 析
河水 的挟 带能力 不 同 ， 自然界 中经 河 水沉 积 的粗 粒 土
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验膨胀土是一种在水分含量变化时会发生体积变化的土壤。
膨胀土的膨胀性是指土壤在吸水膨胀或失水收缩时发生的体积变化。
膨胀土的膨胀性主要是由于土壤中的粘性颗粒吸附了水分，导致其体积发生变化。
而膨胀土的膨胀缩变形与渗透性是密切相关的，本文将对膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验进行浅析。
一、膨胀土的膨胀缩变形1. 膨胀土的特性膨胀土是一种特殊的土壤，其在吸水膨胀或失水收缩时会发生较大的体积变化。
膨胀土的主要成分是粘粒，粘粒颗粒之间存在较强的吸附力，吸附了水分后会发生膨胀。
膨胀土的膨胀性与其颗粒结构、粘粒含量、矿物成分等有关。
膨胀土在吸水膨胀或失水收缩时会发生体积变化，其膨胀缩变形规律主要受以下因素影响：（1）含水量：膨胀土的含水量是影响其膨胀缩变形的关键因素。
当含水量增加时，膨胀土的体积会增大，发生膨胀变形；当含水量减少时，膨胀土的体积会减小，发生收缩变形。
（2）荷载作用：荷载作用会对膨胀土的膨胀缩变形产生影响。
在承受荷载作用下，膨胀土的体积变化会受到限制，膨胀性会减弱。
（3）孔隙结构：膨胀土的孔隙结构对其膨胀缩变形也有重要影响。
孔隙结构的不同会影响土壤的水分吸附和空隙变化，从而影响了土壤的膨胀性。
二、膨胀土的渗透性规律试验1. 渗透性参数渗透性是指水在土壤中流动的能力，是土壤工程中重要的力学性质之一。
膨胀土的渗透性参数是评价土壤渗透性的重要指标，主要包括渗透系数、渗透率、渗透能力等。
（1）恒压渗透法：恒压渗透法是一种常用的膨胀土渗透性规律试验方法，通过施加不同的压力来测定土壤的渗透系数和渗透率。
膨胀土的膨胀缩变形与渗透性是密切相关的。
土壤的渗透性直接影响了其吸水膨胀和失水收缩的速度和程度。
渗透性较大的土壤，其吸水和失水的速度较快，膨胀缩变形较为迅速；渗透性较小的土壤，其吸水和失水的速度较慢，膨胀缩变形也较为缓慢。
膨胀土的渗透性参数还可以用于评价土壤的膨胀性。
一般来说，渗透性较小的膨胀土，其膨胀性较大；渗透性较大的膨胀土，其膨胀性较小。
级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究
级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究关春洁【摘要】目前,基于试样的干密度、抗剪强度、变形特性和渗透性等效,提出了各种粗粒土试验超粒径颗粒缩尺方法,但对渗透变形试验中超粒径颗粒的处理并没有明确说明.通过采用不同缩尺方法对具有不同渗透稳定性的级配不连续型粗粒土进行渗透变形试验,并与原级配土的试验结果进行对照,分析了各类缩尺方法对渗透变形试验的适用性.结果表明:对于缺级粒径小于5 mm的级配不连续型土,等量替代法不影响粗料的绝对孔隙体积和细料填充程度,对管涌型和流土型土进行缩尺处理不改变试样的渗透破坏形式和水力条件;相似级配法因土体粒径的等比例减小使反映粗料孔隙尺寸的特征粒径D20相应变小,对管涌型土进行处理后渗透破坏形式转变为过渡型,流土型土的渗透破坏形式虽不会发生改变,但土颗粒离散程度的增大使相应的临界和破坏坡降明显降低;等量替代法能取得优于相似级配法的缩尺效果.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2016(047)021【总页数】4页(P86-89)【关键词】粗粒土;渗透变形试验;缩尺方法;渗透稳定【作者】关春洁【作者单位】青海交通职业技术学院,青海西宁810003【正文语种】中文【中图分类】P642某中间粒径组质量百分含量小于或等于3%的不均匀粗粒土，称为级配不连续型粗粒土。
由于各时期河水的挟带能力不同，自然界中经河水沉积的粗粒土大多呈现级配不连续型[1]。
该类土粒径组成广泛，具有抗剪强度高、沉降变形小的优点，通常可作为土石坝体填筑材料和坝基土层。
但级配不连续型粗粒土粒间黏聚力小，颗粒组成中的缺级粒径将土体分为骨架粗料和填充细料两个部分，在水的渗流作用下容易出现细料随粗料间孔隙流失的管涌型渗透破坏[2]。
为保证所构筑土石坝以及地基的渗透稳定性，需在室内开展渗透变形试验以分析相应试样的渗透破坏形式和临界水力坡降。
由于粗粒土的宽级配特性以及室内渗透变形仪器尺寸上的局限性，《土工试验规程》(SL237-1999)[3]规定仪器内径应大于试样特征粒径d85的5倍，以防止尺寸效应对试验结果的影响，对于存在不满足要求的超粒径颗粒需采用一定的等效方法进行处理。
粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨
粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨渗透试验是土力学实验中常用的试验方法之一，它用于研究土壤在水力作用下的渗透特性。
而对于粗粒土，其颗粒大小较大，渗透特性与细粒土有明显区别。
因此，针对粗粒土的渗透试验需要缩小试验尺度，以避免试验过程中颗粒间的重力损失影响各项渗透参数的精确测定。
本文就粗粒土渗透试验缩尺原则与方法进行探讨。
一、缩尺原则对于细粒土而言，由于颗粒间距较小，渗透试验可以采取相对较大的试验尺度。
而粗粒土则因颗粒较大，渗透孔径较小，容易使颗粒在孔道内移动，进而影响渗透特性的准确测定。
因此，对于粗粒土的渗透试验应视颗粒大小及粗细系数的不同，考虑采用适当的缩尺原则。
1.缩后深度缩尺试验时，缩小的尺度应当是线性尺度。
由于渗透试验涉及到孔隙水压的分布，因此渗透试验的缩小尺度需要考虑到孔间距离与孔径的比例。
我们可以通过 Klinkenberg 与 Kozeny 等关系式来计算孔径和孔间距离与粗细系数的比值。
孔径和孔间距离的比例越大，试验上运用的缩尺系数就应越小。
2.缩尺系数缩尺系数实质是一种比例关系，是指需要缩小尺度时，缩小前与缩小后的比值。
缩尺系数可以由几个因素来决定，如颗粒大小、颗粒形状和孔径大小等。
缩尺系数的确定需要通过试验、数据模拟来进行。
一般来讲，当颗粒大小和颗粒形状相似时，可以直接采用下列公式计算缩尺系数：λ = (D0 / D)²其中，D0 为原尺度试验时使用的直径，D 为缩后直径。
3.渗透速度计算缩尺后的试验数据需要还原到原有的尺度。
为了求得原有尺度下测量的渗透系数，需要用缩尺试验数据进行计算。
测定粗粒土的渗透速度时，可以通过Darcy公式来计算。
可根据下列公式计算原有尺度下渗透系数：kr （原始尺度下）= krK/λ²其中，krK 是缩尺试验的渗透系数，λ 是缩尺系数。
另外，如果试验数据足够充分，也可利用缩尺试验数据来得到原有尺度下的渗透系数。
土力学实验报告渗透实验
一、实验目的1. 了解渗透实验的基本原理和操作方法。
2. 掌握测定土样渗透系数的方法。
3. 分析不同土样和不同条件下渗透系数的变化规律。
二、实验原理渗透实验是土力学中研究土体渗透性能的重要实验方法。
根据达西定律，渗透系数k是反映土体渗透性能的重要指标，其表达式为：\[ Q = kA \frac{dh}{L} \]其中，Q为渗透流量，A为土样横截面积，dh为土样两侧水头差，L为土样长度。
通过测定不同水头差下的渗透流量，可以计算出土样的渗透系数。
三、实验仪器与材料1. 渗透实验装置：包括渗透仪、土样、量筒、水头差计等。
2. 土样：选取不同土质、不同颗粒级配的土样。
3. 水源：清水。
四、实验步骤1. 将土样制备成圆柱形，并测量其直径和高度。
2. 将土样放入渗透仪中，调整水头差计，确保水头差稳定。
3. 记录初始时刻的渗透流量和土样两侧水头差。
4. 每隔一定时间，记录渗透流量和土样两侧水头差。
5. 绘制渗透流量与时间的关系曲线，并计算渗透系数。
五、实验数据及结果分析1. 实验数据| 时间（min） | 渗透流量（cm³/min） | 水头差（cm） || :----------: | :-------------------: | :----------: || 0 | 0.5 | 5 || 10 | 1.2 | 5 || 20 | 1.8 | 5 || 30 | 2.5 | 5 || 40 | 3.2 | 5 || 50 | 3.8 | 5 || 60 | 4.5 | 5 |2. 结果分析（1）从实验数据可以看出，土样的渗透流量随时间逐渐增大，说明土样具有一定的渗透性。
（2）绘制渗透流量与时间的关系曲线，可以看出渗透流量与时间呈线性关系，说明土样的渗透系数在一定时间内保持恒定。
（3）根据达西定律，可以计算出土样的渗透系数为：\[ k = \frac{Q}{A \frac{dh}{L}} = \frac{0.5}{\pi \times (5/2)^2\times 5} = 0.013 \, \text{cm/min} \]六、结论1. 通过渗透实验，掌握了测定土样渗透系数的方法。
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验膨胀土胀缩变形是指土壤在干湿循环或温度变化的作用下，所发生的体积变化。
胀缩变形对土工工程的稳定性、安全性和耐久性都有着重要的影响，因此在土工勘察和设计中需要对其进行测试和评估。
本文将从膨胀土胀缩变形和渗透性规律试验两个方面进行浅析。
1. 膨胀土胀缩变形膨胀土是指含有膨润土粘土矿物的土壤，在干湿循环或温度变化的作用下，会发生明显的胀缩变形。
膨润土粘土矿物具有吸水膨胀，以及干燥时可形成收缩裂缝的特性。
当土壤受到水分的吸附和膨胀作用时，土颗粒之间的摩擦力会减小，从而使土体呈现出一定的变形。
而在土壤经历水分流失和干燥后，土颗粒之间的摩擦力会增强，从而使土体表现出收缩和裂缝的现象。
膨胀土的胀缩变形不仅受到土壤类型和含水量的影响，还受到成因方式、粘粒含量、沉积环境等因素的影响，因此需要从多角度探究其变形特性。
深入了解膨胀土胀缩变形的机理和特点，可以有效指导土工工程的设计和建设实践。
2. 渗透性规律试验渗透性规律试验是指对土壤的渗透性进行测试和评估的一种方法。
渗透性对工程设计具有重要意义。
在建设一些挤水工程或者目前比较流行的SAGD石油采油工程中，需要对土壤的渗透性进行定量的测定，从而提前排除潜在的渗透性问题。
通过渗透性规律试验可以得到土壤的渗透系数，来评估土壤透水能力的强弱，为工程设计和实践提供有利的指导。
渗透性规律试验包括静水压力法和动水压力法两种方法。
静水压力法主要应用于土壤的渗透性较低的情况下，静水压力法通过施加一定的水压力，观察土壤中水的流动速度来评估渗透性；动水压力法主要应用于渗透性较高的土壤中，通过施加一定流量的水流，测量土壤中水的压力和流速来评估渗透性。
静水压力法和动水压力法都有其局限性，需要根据实际情况选择合适的方法进行测试。
总之，膨胀土胀缩变形和渗透性规律试验是土工工程中非常重要的内容，能够为土工勘察和工程设计提供全面、可靠的基础数据和理论依据。
因此，需要在实践过程中加强对这两个方面的研究和应用，确保土工工程的稳定性和安全性。
粗粒类土的孔隙特征参数对渗透系数的影响规律研究
【 文献标识码 】 Ａ
ｋ ｌ ８ ＝７ ８ ０ 旦 ． ｄ ＝７ ８ Ｏ ｎ ｅ 土的工程分类标准 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ５ ０ １ ４ ５—２ ０ ０ ７ ） ） 、 行业标 准《 土工试 验规程 Ｓ Ｌ ２ ３ ７—１ ９ ９ ９ ） 、 《 水 电水 利工程 土工试 验 规程 Ｄ Ｉ Ｖ Ｔ ５ ３ ５ ５— ２ ０ ０ ６ ） 等将巨粒组 土粒 （ ｄ＞６ ０ ｍｍ） 质量 小 于或 等于
式中： ｋ 为渗透 系数 ； ｉ 为水力梯度 。
达西定律 问世以后 ， 渗透 系数成 为众多 学者 的重要 研究
对象 ， 期望建立渗透 系数模 型公 式 ， 供工 程设 计 和建设 时直
接计算使用 ， 以减少试验测定工作 这项重 复劳动 。研究 工作 者从粗粒类土 的渗 透系数 与 土 的孔 隙 比和特 征粒 径可 能存 在一定 函数关 系方 面着 手 ， 得 出一些半 经验模型公式 。 国内外 已研究 得出的主要半经验模型公式有 ：
扎乌叶列布 （ Ｈ． Ｉ ／ Ｉ ． ３ ａ ｙ ｅ ｐ ６ ｐ ｅ ￣ ） 公式：
３
．
ｓ
Ｃ万
■一 ， ，
ｄ
（ ５ ）
康德拉捷夫 （ Ｂ ． Ｈ．Ｋ ｏ ｎ ￣ ｐ ａ Ｔ ６ ｅ Ｂ ） 公式 ：
ｋ 。 ８ ＝１ ０ ５ ｎ （ —
“ １ ０ ０一
ｄ ５ ０ ）
粗粒类土的渗透 系数是 表 征土体 被水 透过 的能力 的渗 透特性参数 ， 它 的大小反 映 土体 中孔 隙的大小 、 多少 以及连
通情 况等。而孔隙 的构成情 况 主要受 土 的颗粒 组成情 况及 土的密实度所决定 ， 其特 征参 数为孔隙 比和孔 隙率 。 目前 国内外对渗透系数 的选用 主要是通 过试 验获取 。
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验
浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验膨胀土是指受水浸润而膨胀、干燥而萎缩的粘土质土壤。
膨胀土的膨胀性是指土壤在水分变化的作用下产生膨胀和压缩的性能。
在工程领域中，膨胀土的胀缩变形和渗透性是其重要的工程性能指标。
本文将从胀缩变形和渗透性两个方面对膨胀土进行简要分析，并介绍膨胀土的相关试验方法。
一、膨胀土的胀缩变形1. 胀缩变形的原因膨胀土的胀缩变形是由于土壤中的粘粒在吸附或释放水分的作用下发生胀缩变形。
当土壤吸收水分时，粘粒间的黏结力增加，导致土壤体积膨胀；而当土壤失去水分时，粘粒间的黏结力减小，土壤体积发生萎缩变形。
这种胀缩变形的能力取决于土壤的粘粒含量、粒径大小和颗粒结构等因素。
2. 胀缩变形的影响膨胀土的胀缩变形对工程建设具有重要的影响。
膨胀土的胀缩变形会导致地基沉降和变形，影响工程的稳定性和安全性；膨胀土在干湿交替作用下会产生裂缝和变形，影响建筑物和道路的使用性能；膨胀土的胀缩变形还会影响地下管道和基础设施的稳定性，增加维护和修复的成本。
3. 胀缩变形的控制为了减少膨胀土的胀缩变形对工程造成的影响，可以采取一些控制措施。
可以通过合理的土壤改良措施，调整土壤的粒径结构和黏粒含量，减少土壤的胀缩性能；可以通过排水和保水措施，控制土壤中水分的变化，减少土壤的胀缩变形；可以选择适当的基础结构形式和建设技术，减少膨胀土的影响范围。
二、膨胀土的渗透性试验1. 渗透性的概念膨胀土的渗透性是指水分在土壤中的渗透速度和渗透性能。
由于膨胀土的胀缩性能和内部结构特点，其渗透性能具有一定的特殊性。
对膨胀土的渗透性进行科学的试验分析，对工程设计和施工具有重要意义。
2. 渗透性试验的方法目前，常用的膨胀土的渗透性试验方法包括孔隙比试验、渗透试验和渗透系数试验等。
孔隙比试验是通过浸水分析和孔隙率计算来确定土壤的渗透性能；渗透试验是通过压实试验和液体渗透试验来测定土壤的渗透速度和比渗透性；渗透系数试验是通过渗透试验和数学模型计算来确定土壤的渗透性能系数。
粗粒料缩尺效应试验研究的开题报告
粗粒料缩尺效应试验研究的开题报告一、研究背景及意义在土石工程中，粗粒料是重要的组成部分之一，其广泛应用于基础、填土等领域。
对于粗粒料的力学特性研究，常常会涉及到缩尺效应问题。
缩尺效应指的是在进行实验时，在较大比例下进行试验，试验结果并不能完全反映实际情况，可能会导致存在误差。
粗粒料缩尺效应问题一直是土石工程领域中的热点问题之一。
然而由于其特殊属性和试验条件，目前国内外还缺乏大量的相关研究成果。
因此，进一步探究缩尺效应对于粗粒料特性的影响，对于加深我们对粗粒料力学特性的认识，提升工程运用能力是非常有意义的。
二、研究目的本次研究旨在设计和实施一系列粗粒料缩尺效应试验，通过对试验结果进行分析和解释，探究粗粒料的缩尺效应对其力学特性的影响。
同时，提供可靠的实验数据和理论依据，为工程设计和工程实践中的粗粒料应用提供参考依据。
三、研究内容（1）基于现有文献，综述粗粒料缩尺效应的研究现状和进展。
（2）通过设计一系列粗粒料缩尺效应试验，探究不同比例尺下的粗粒料物理力学特性，如颗粒级配、压缩模量等。
（3）对试验数据进行分析和解释，揭示缩尺效应的影响因素及机制。
（4）整理和对比缩尺效应试验结果和实际工程应用数据，提出可行的粗粒料缩尺效应修正方法。
四、研究方法（1）制定试验计划：设计多组粗粒料缩尺试验方案，涉及不同的比例尺和颗粒级配特征。
（2）试验准备：准备必要的仪器和设备，包括颗粒物质筛分、力学试验仪、压缩试验机等。
同时按照试验计划确定样品的制备要求和试验室环境。
（3）试验实施：按照试验计划分别采取不同试验方案，完成所需试验，确保试验数据的可靠性和准确性。
（4）数据分析：对试验数据进行分析和解释，评估缩尺效应对试验结果的影响。
五、预期成果（1）论文：整理试验结果和文献资料，撰写一篇涵盖研究内容、试验结果和分析、结论等方面的论文。
（2）试验数据：提供可靠的数据和试验报告，包括试样的粒径分布、压缩模量等数据。
（3）应用价值：为粗粒料的力学特性研究提供理论和实验基础，为工程设计提供可靠的参考。
粗颗粒土的渗透及渗透变形试验
3.按下式计算渗透流速：
4.按下式计算渗透系数：
5. 在双对数纸上，以渗透坡降i为纵坐标，渗透速度v为横坐标，绘制渗透坡降与渗流速度关系曲线（lgi～lgv曲线）。
6. 对管涌破坏的试样，应分别确定其临界坡降及破坏坡降首先根据试样的总厚度作出（lgi～lgv）曲线，必要时还应作出测压管之间试样厚度的lgi～lgv曲线。临界坡降可根据lgi～lgv关系曲进行判断。
图2.0.1 Lgi～Lgv曲线
当Lgi～Lgv关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降ik其值为：
ik=i2+i12
式中 i2——开始出现管涌时的坡降
i1——开始出现管涌前一级的坡降
试验设备及试验操作
1.仪器设备
（1）垂直渗透变形仪：包括仪器筒、顶盖、底座、透水板及支架。
（7）提升供水箱，使供水箱的水面高出渗透容器的溢水口（上进水口），保持常水头差， 形成初始渗透坡降。
（8）对管涌土，加第一级水头时，初始渗透坡降可为0.02～0.03，然后一般可按0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、…等坡降递增。但在接近临界坡降时，渗透坡降递增值应酌量减小。对于非管涌土，初始渗透坡降可适当提高，渗透坡降递增值应适当放大。
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第2期 .2 月
岩
土
工
程
学
报
Chinese Journal of Geotechnical Engineering
Vol.37 No.2 Feb. 2015
DOI：10.11779/CJGE201502023
粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨
谢定松，蔡 红，魏迎奇，李维朝
（中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100048）
Scaling principle and method in seepage tests on coarse materials
XIE Ding-song, CAI Hong, WEI Ying-qi, LI Wei-chao
(State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100048, China)
─────── 基金项目：国家重点基础研究发展计划（973 计划） （2014CB047004） 收稿日期：2014–05–20
Hale Waihona Puke 370岩土
工
程
学
报
2015 年
透试验的超粒径缩尺方法。
1
1.1
土中细颗粒对渗透系数的影响分析
渗透系数影响因素
透系数主要取决于<30%的粒径组成，<5 mm 的颗粒 含量不能准确地反映土的渗透系数。各类粗粒土的渗 透系数主要决定于<30%细粒土的渗透系数。
(4)
式中，系数 106 适用于人工碎石土，系数 234 适用于 天然砂砾土， K10 为温度为 10℃时的渗透系数 （cm/s） ； d20 为等效粒径（cm） 。 从上述计算公式可知，渗透系数的主要影响因素 是等效级配和压实干密度，同时表明，颗粒组成中决 定渗透系数的关键粒径是细粒部分。 1.2 <5 mm 颗粒含量对渗透性影响分析 工程实践中多习惯以<5 mm 粒径的含量评定粗粒 土的渗透性质，为了摸清天生桥面板坝碎石料渗透性 与细粒含量的关系，专门对粒径<5 mm 的颗粒含量相 同， 但<5 mm 颗粒级配不同的碎石料进行了渗透试验。 粒径<5 mm 颗粒含量分别为 55%和 35%， 但特征粒径 d 20 各不相同的各类土料，图 1 为渗透试验用料级配 曲线，其渗透及渗透变形试验结果见表 1。从试验结 果可知， 粒径<5 mm 颗粒的含量虽然相同， 随着<5 mm 颗粒含量的增加，它的细粒料组成的变化范围增大， 致使各试样的渗透系数差别很大。如图 1，当粒径<5 mm 颗粒含量为 55%，若<5 mm 的颗粒组成不同时渗 透系数可相差 2 个数量级。随着粒径小于 5 mm 颗粒 含量的减小，<5 mm 的细粒料组成的可能变化范围相 应减小，当<5 mm 的颗粒含量为 35%，但粒径组成并 不相同，此时各类土的渗透系数也就趋于接近，这一 结果与砂砾石料的渗透特性相一致，表明碎石料的渗
<0.1mm 含量/% 10 7 5 5 10 5 10 0
d 20 /mm
0.35 0.80 1.10 1.35 0.30 1.00 0.72 1.35
d /(g cm 3 )
2.00 2.13 2.15 2.01 2.15 2.11 2.15 2.17 2.17 2.22 2.22 2.28 2.32 2.32 2.18 2.22
近几十年来，许多学者在揭示影响和决定土的渗 透系数内在因素及其相互关系方面进行了大量工作， 其中研究的核心问题是对天然不均匀土，如何概化为 等效的均匀土，并取得了一些成果，比较能够反映土 的上述特性，而且具有一定适用价值的有以下 4 种方 法[4]。 （1）哈增公式（1911 年） 2 K Cd10 ， (1) 式中，d10 为有效粒径（cm） ，C 为系数，C=AB，其值 为 100～150。本法适用于 Cu <5 的均匀中细砂。 （2）扎乌叶布列公式（1932 年） n3 K18 C d 2 (C 135 350) 。 (2) 2 17 (1 n) （3）巴甫契奇公式（1976 年）
n/% 25 20 19 24 19 20 19 20 20 19 19 15 15 15 20 19
k /(10-3 cm·s-1)
7.04 3.13 1.18 12.2 9.8 27.0 8.82 0.44 0.76 4.01 5.28 1.28 1.05 3.74 31.5 26.3
摘
要：试验规程规范对渗透试验的超粒径缩尺方法没有明确规定。探讨渗透试验超粒径缩尺方法具有现实意义。通
过室内试验，揭示了粗粒料不同缩尺方法对渗透试验结果的影响，提高试验成果的合理性。试验结果表明：相似级配 法常用于力学强度试验，但不适用于渗透试验；等量替代法只是用中间粒径替代了超粒径部分，建议渗透试验缩尺时 能尽量保持 30%～40%细粒含量不变，以减少细粒含量变化对渗透系数的影响。 关键词：渗透试验；超径处理；缩尺方法；渗透系数 中图分类号：TU411 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2015)02–0369–05 作者简介： 谢定松(1977– )， 男， 高级工程师， 主要从事岩土工程渗流控制及安全评价方面研究。 E-mail: xieds@。
参照进行，尚有待于试验验证” 。目前，有关缩尺方法 对力学强度影响的研究成果比较多，而对渗透试验的 超粒径缩尺方法的研究至今很少， 傅华等[1]研究了堆 石料级配缩尺方法对其室内试验结果的影响， 朱国胜 [2-3] 等 研究了宽级配粗粒土渗透试验尺寸效应及边壁 效应研究，已有的研究成果主要探讨了等量替代法、 相似级配法、混合法对渗透试验结果的影响[5]，但对 渗透试验的缩尺方法没有明确而且可靠的论述，因而 渗透试验的缩尺方法是困扰试验人员多年的技术难 题， 试验方法的正确与否直接影响试验成果的可靠性， 探讨超粒径缩尺方法具有现实意义。 本文主要探讨渗透试验的超粒径缩尺方法。首先 论证土中细颗粒含量对渗透系数的影响分析，其次通 过不同缩尺方法渗透试验结果分析，最后提出适合渗
第2期
谢定松，等. 粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨 表 1 各类试样的渗透特性试验结果 Table 1 Seepage results of test materials
371
试验编号 试验 1 试验 2 试验 3 试验 4 试验 5 试验 6 试验 7 试验 8
<5 mm 含量/% 55 55 55 35 55 35 35 35
Abstract: China's code for seepage tests does not specify the scaling method for oversize treatment, and this problem will disturb testers. The discussion of scaling method for the oversize treatment is of practical significance. The impact of scaling method for the oversize treatment of the results of seepage tests is revealed through laboratory experiments so as to improve the rationality of the test results. The results show that the similar grading method is commonly used in the mechanical strength tests, but not suitable for seepage tests. The equivalent alternative method is only used in the situation that the middle size substitutes the oversize portion. It is suggested that the oversize treatment of seepage tests should keep 30%~40% of fine content unchanged in order to reduce the impact of changes of the fine content on permeability coefficient. Key words: seepage test; oversize treatment; scaling method; permeability coefficient
2
渗透试验缩尺的原则与方法
通常土料中超粒径颗粒（超过试验仪器允许的粒 径）的处理方法有剔除法、等量替代法、相似级配法、 混合法 4 种方法。由于剔除法和混合法在渗透试验缩 尺中将大大改变细粒含量，这两种方法在渗透试验中 基本不使用。相似级配法尽管能保持土体不均匀系数 Cu 不变， 但改变了细粒含量， 对渗透系数将产生影响。
0
引
言
土工试验规程中对于土的分类规定，粒径在 0.075～60 mm 之间的粗粒组质量大于总质量 50%的土 称为粗粒类土，简称为粗粒土。这类材料广泛用于工 程建设中，如堆石坝中的各类堆石料，面板坝中的各 类堆石料，作为大坝填筑料，其渗透系数是大坝设计分 区方案及渗流计算分析的重要参数。 渗透稳定是土的重 要性质之一，包括渗透变形型式和抗渗强度两个方面， 变形型式反映内部结构的稳定程度， 抗渗强度代表土体 承受水头的能力，是渗流控制设计方案的依据。 现在大坝填筑材料或坝基覆盖层料最大粒径可达 800 mm， 而试验室中的渗透变形试验仪器直径一般为 30 cm 或 40 cm， 若不对试验级配曲线进行缩尺， 试验 室将无法开展试验工作。现有试验规程基于力学强度 等效的研究成果对缩尺问题提供了剔除法、等量替代 法、相似级配法、混合法 4 种处理方法，并在条文说 明中提出“对于渗透变形等试验，超粒径处理是否可