变水头渗透仪
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。
土力学考试题目
1.将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间t为1小时时，测压管的水头高度从h1=降至h2=。
已知试样的横断面积A为，高度l为，变水头测压管的横段面积A'为，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝×10－7 cm/s＝，土粒密度2. 基坑开挖剖面如下图所示。
其中粉质粘土夹粉砂层的孔隙比e1ρs1＝cm3，渗透系数k1＝×10-5 cm/s；砂土层的孔隙比e2＝，土粒密度ρs2＝cm3，渗透系数k2＝×10-2 cm/s。
设砂土层层底的测压管水头位于地表下处且保持不变，基坑开挖过程中坑内水位与坑底齐平。
（1）若将基坑底面以下土层内的渗流视为垂直单向渗流，试证明坑底下粉质粘土夹粉砂层与砂土层的平均等效渗透系数k z为：（2）当开挖深度H＝时,求每昼夜基坑内单位面积的渗流量Q；（3）求不发生流土破坏的最大开挖深度H max。
参考答案Q＝d×m2，H max＝3. 某基坑施工中采用地下连续墙围护结构，其渗流流网如图2－20所示。
已知土层的孔隙比 e＝，土粒密度s＝cm3，坑外地下水位距离地表，基坑开挖深度为，a、b点所在流网网格长度l＝，评判基坑中a～b区段的渗流稳定性。
i ab＝，i c＝，渗流安全1. 将某砂土试样置于渗透仪中进行常水头渗透试验，已知试样的横断面积A为，高度l为，水头高差为，达到渗流稳定后，量得10分钟内流经试样的水量为636cm，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝×10-3 cm/s2. 如下图所示的基坑，坑外水位h1=,坑内水位h2=，渗流流网如图中所示。
已知土层渗透系数k＝×10-2 cm/s，a点、b点和c点分别位于地表以下、和。
试求:(1) 整个渗流区的单宽流量q；(2) ab段的平均渗透速度v ab ；参考答案q＝d×m，v ab＝×10-3cm/s1.某地基为粉土，层厚。
变水头法测定渗透系数(精)
变水头法测定渗透系数《土工技术与应用》项目组2015年3月变水头法测定渗透系数（一）试验目的测定粘性土的渗透系数k，以了解土层渗透性的强弱，作为选择坝体填土料的依据。
（二）试验原理细粒土由于孔隙小，且存在粘滞水膜，若渗透压力较小，则不足以克服粘滞水膜的阻滞作用，因而必须达到某一起始比降后，才能产生渗流。
变水头渗透试验适用于细粒土。
（三）仪器设备1、南55型渗透仪：如图1所示。
2、其它：100mL量筒、秒表、温度计、凡士林等。
（四）操作步骤1、装土：将装有试样的环刀推入套筒内并压入止水垫圈。
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。
2、供水：把装好试样的容器进水口与供水装置连通，关止水夹，向供水瓶注满水。
3、排气：把容器侧立，排气管向上，并打开排气管止水夹。
然后开进水口夹，排除容器底部的空气，直至水中无气泡溢出为止。
关闭排气管止水夹，平放好容器。
在不大于200cm水头作用下，静置某一时间，待容器出水口有水溢出后，则认为试样已达饱和。
图1 南55型渗透仪1－变水头管；2－渗透容器；3－供水瓶；4－接水源管；5－进水管夹；6－排气管；7－出水管4．测记：使变水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记开始水头h1，经过时间t后，再测记终了水头h2，同时测记试验开始与终了时的水温。
如此连续测记2～3次后，再使变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。
（五）试验注意事项1、环刀取试样时，应尽量避免结构扰动，并禁止用削土刀反复涂抹试样表面。
2、当测定粘性土时，须特别注意不能允许水从环刀与土之间的孔隙中流过，以免产生假象。
3、环刀边要套橡皮胶圈或涂一层凡士林以防漏水，透水石需要用开水浸泡。
（六）计算公式按下式计算渗透系数：（1）式（1）中：kT——渗透系数，cm/s；a——变水头管截面积；L——试样高度，cm；——滲径等于开始水头，cm；h1——终了水头，cm；h22.3——ln和lg的换算系数。
土工规范
土的含水量试验操作规程一、实验目的测定土的含水量，是指土在温度105～110℃下烘到恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的百分比。
本次实验的目的为学会用烘箱法测定土的含水量。
二、试验方法含水量试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。
三、试验步骤（烘箱烘干法）1．仪器设备烘箱；天平： 称量280g ，感量0.01g ；称量盒；干燥器等。
2．操作步骤（1）取代表性土样 15～30 g ，放入称量盒内，立即盖好盒盖，放天平上称量，准确至0.01g ；（2）揭开盒盖，套在盒底，放入烘箱，在温度105～110℃下烘至质量恒定；（3）将烘干后的土样，盖好盒盖收入干燥器内冷却至室温，称干土质量（准确至0.01g ）；（4）按下式计算含水量：%100%1000221⨯--=⨯=m m m m m m s w ω 式中：ω—含水量；m o —盒质量，g ；m 1—盒加湿土质量，g ；m 2—盒加干土质量，g ；m 1－m 2—土中水质量，g ；m 1－m o —干土质量，g 。
（5）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值。
3．试验数据及成果整理一、实验目的测定土在天然状态下单位体积的质量。
二、试验方法：试验方法有环刀法、蜡封法、灌水法和灌砂法等。
对于细粒土，宜采用环刀法；对于易碎裂、难以切削的土，可用蜡封法；对于现场粗粒土，可用灌水法或灌砂法。
三、试验步骤（环刀法）1．仪器设备环刀；天平：称量2000 g，感量0.1g；修土刀，刮刀，凡士林油等。
2．操作步骤（1）在环刀内壁涂一层薄薄的凡士林油，并将其刃口向下放在试样上。
（2）用修土刀沿环刀外缘将土样削成略大于环刀直径的土柱，然后慢慢将环刀垂直下压，边压边削，到土样伸出环刀为止。
（3）用刮土刀仔细刮平两端余土，注意刮平时不得使土样扰动或压密。
（4）擦净环刀外壁，称量环刀加土的质量，准确至0.1g。
（5）按下式计算土的密度：VmmVm21-=＝ρ式中：ρ—密度，g/cm3；m—湿土质量，g；m1—环刀加湿土质量，g；m2—环刀质量，g；V—环刀体积，cm3。
土力学的八大试验
土力学的八大试验实验一土的含水率试验（一）、试验目的土的含水率指土在105—1100C下烘于恒量时所失去的水的质量和干土质量的百分比值。
土在天然状态下的含水率称为土的天然含水率。
所以，试验的目的：测定土的含水率。
（二）、试验方法适用范围1、烘干法：室内试验的标准方法，一般粘性土都可以采用。
2、酒精燃烧法：适用于快速简易测定细粒土的含水率。
3、比重法：适用于砂类土。
（三）、烘干法试验1、仪器设备①烘箱：采用电热烘箱；②天平：称量200g,分度值0.01g；③其他：干燥器，称量盒。
2、操作步骤（1）取代表性试样，粘性土为15—30g,砂性土、有机质土为 50g,放入质量为m0的称量盒内，立即盖上盒盖，称湿土加盒总质量m1，精确至0.01g.（2）打开盒盖，将试样和盒放入烘箱，在温度105——1100C的恒温下烘干。
烘干时间与土的类别及取土数量有关。
粘性土不得少于8小时；砂类土不得少于6小时；对含有机质超过10%的土，应将温度控制在65——700C的恒温下烘至恒量。
（3）将烘干后的试样和盒取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土加盒质量m2为，精确至0.01g。
3、计算含水率：按下式计算4、要求：（1）计算准确至0.1%；（2）本试验需进行2次平行测定，取其算术平均值，允许平行差值应符合下表规定。
含水率（%）小于1010—40大于400.5 1.0 2.0允许平行差值（%）5、本试验记录格式详见报告实验二土的密度试验（一）、试验目的测定土在天然状态下单位体积的质量。
（二）、试验方法与适用范围一般粘性土，宜采用环刀法易破碎，难以切削的土，可采用蜡封法对于砂土与砂砾土，可用现场的灌砂法或灌水法。
（三）、环刀法的试验1、仪器设备①符合规定要求的环刀；②精度为0.01g的天平；③其他：切土刀，凡士林等。
2、操作步骤（1）测出环刀的容积V，在天平上称环刀质量m1。
（2）取直径和高度略大于环刀的原状土样或制备土样。
土壤渗透仪使用说明书
土壤渗透仪使用说明书一、概述TST系列土壤渗透仪按行业标准和试验方法划分为：常水头渗透试验装置和变水头渗透试验装置。
主要用于检测土的渗透系数试验。
好仪器，好资料，尽在沧州建仪（）。
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打造中国建仪销售第一品牌，树立沧州产品全新形象二、规格参数1.常水头渗透试验装置（TST-70型）（1）.渗水筒高度：400mm筒身内径：φ100+0.22mm。
（2）.测压管间距离：100±.44mm（3）.外形尺寸：215X145X400mm（4）.仪器重量：4Kg2.变水头渗透试验装置（TST-55型）（1）.试样尺寸：φ61.8mmX40mm（30平方厘米）（2）.仪器外形尺寸:φ118（管咀除外）X172X190mm,（3）.仪器净重约3.5kg。
三、土壤渗透仪结构特点：1.常水头渗透试验装置（TST-70型）主要由渗水部件和击实部分组成。
渗水部件由筒身、渗水板、刻度板、测压管等组成，在刻度板上装有三个测压管，其间距为100±0.44mm，水位的测读可由安装在筒上的刻度板的刻度读出，测压管接头内均装有铜丝布以防止细砂粒在试验时随水流出。
渗水筒下部有一排水孔，松开螺栓即可放出污水。
击实部分备有木锤，以击实试样。
2.变水头渗透试验装置（TST-55型）主要由上盖，底座，套座，环刀，透水石，螺杆等组成，该仪器与在压紧方式上改成中间螺旋杆旋压，并对同类型仪器不足之处做了适当改进，操作使用更为简便。
四、操作规程：1、实验室工作人员在进行分析、试验时必须按规定穿戴工作服及劳保用品。
2、实验室内的自来水、通风设备、消防器材、急救用品配备齐全，数量足够，完好可靠。
3、禁止在实验室内进食，不得将药品放在饮食起居上，也不得用实验器具盛放食品，同时不要把食品食具带进实验室。
五、土壤渗透仪技术要求:1.要有铭牌,铭牌上应标明产品名称、型号规格、编号、制造厂名和出厂日期。
2.仪器铸件表面应无明显气孔砂眼,渗水涂层应平整光洁均匀和色调一致,不应有起皮碰伤划痕等影响外观质量的疵弊。
试验三、变水头渗透试验
试验三、变水头渗透试验试验三、细粒土渗透试验(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。
本试验主要介绍用南–55型渗透仪在变水头条件下测定细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–3–3性大(k>10cm/s)的细粒土，例如粉土cm/s)的粗粒土，例如砾石和砂土。
后者适用于透水性小(k<10和粘土。
细粒土由于渗透系数很小、渗流流过土样的总水量很小，不易准确测定;或者测定总水量的时间需要很长，受蒸发和温度变化影响的实验误差会逐渐变大，必须采用变水头试验。
所谓变水头试验就是在整个试验过程中，水头差随时间而变化的方法，如图 3–1所示。
试验过程中，某任一时间t作用于土样的水头为h，经过dt时间间隔以后，刻度管(截面积为a)的水位降落dh，则从时间t至t+dt时间间隔内流经土样的水量dQ为dQ,,adh式中，负号表示水量Q随水头h的降低而增加。
同一时间内作用于试样的水力梯度，根据达西定律，其i,h/L水量dQ应为h dQ,kiAdt,kAdtLaLdh得到 dt,,kAh 两边积分，并注意试验中，开始时()的水头高度为，结束t,th11图 3–1 变水头试验时()的水头高度为，则 t,th22装置示意图thaLdh22 dt,,,,th11kAhhaL1得 t,t,ln21kAh2,,haL1 ( 3–1，a) ,,kln,,,A(t,t)h212,,或者改为常用对数表示，则有,,haL1 ,,k2.3log,,,,A(tt)h212,,( 3–1，b)2式中 a——刻度管截面积，cm;h——起始水头，cm; 1h——经时间(t–t)后的水头，cm; 221其他符号意义同前。
1(仪器设备南–55型渗透仪，其渗透容器见图 3–2，变水头图 3–2 南–55型渗透容器装置如图 3–4所示。
水溶性稳定剂改良砂土的水理特性研究
2021年4月Apr.2021江苏水利JIANGSU WATER RESOURCES水利工程建设1水溶性稳定剂改良砂土的水理特性研究邵勇2!刘瑾3!杭丹2!孙少锐，!王颖，!魏继红，(1.江苏省水利工程建设局，江苏南京210085；2.江苏省太湖治理工程建设管理局，江苏常州213000；3.河海大学地球科学与工程学院，江苏南京211100)摘要:针对砂土结构松散、易冲刷等特性,采用水溶性稳定剂对其改良。
通过常水头、变水头渗透试验和保水性试验，研究了不同稳定剂含量改良后砂土的渗透特性和保水特性,并根据扫描电镜对其改良机理进行了分析。
结果表明，稳定剂的含量和试样密度对改良砂土的水理特性具有重要影响；在常水头渗透试验中，改良砂土的初始出水时间随稳定剂含量和密度的增加逐渐减小，且当稳定剂含量达到3%后，改良砂土不再有水流出；改良砂土的渗透系数随试样密度的增加显著减小，且与稳定剂含量几乎保持指数减小关系，当稳定剂含量达到3%后，渗透系数趋近于0；稳定剂改良后的砂土具有良好的保水特性，保水性能随稳定剂含量的增加保持增加趋势。
随着水分的挥发，稳定剂在砂土颗粒之间形成网状膜，能够填充砂土内部孔隙，使得松散的砂土颗粒连接成为一体，有效提高砂土的抗渗性能，且在砂土表层能够形成固化层，有效减小土体内部水分流失，达到良好的保水效果。
关键词：水溶性稳定剂；砂土；渗透系数；保水特性；改良机理中图分类号:TV443文献标识码：B文章编号：1007-7839(2021)04-0001-07Study on water physical properties of sandy soil improvedby watrr-solublr stabilizrrSHAO Yong1，2*,LIU Jin3,HANG Dan2,SUN Shaorui3,WANG Ying3,WEI Jihong3(1.Water Conservancy Project Construction Bureau of Jiangsu Province,Nanking210029,China&2.Jiangsu Province TaiOu Governance Project Constructioo Administratioo,Changzhoo213000,China&3.School o Earth Sciences and Enginering,Hohai Unwersite,Nanjing211100,China)Abstraci:In view of the property of loose structure and easy erosion of sandy soils,water—soluble stabilizer was used ta improvv it.The pameability and water retention propeaies of sandy soils modified by differ n t stabilizer conten!wero studied through constant head,vvriabie head permeability tesi and water retention tesi,and the im-p'ovement mechanism was analyzed by SEM.The results showed that the content of stabilizer and the sampie densl-ty could havv irnpoeant influence on the water properties of modified sandy soil.In the constant head permeability test,the initial effluent tirne of modified sandy soil graduaiy decreased with the of stabilizeo content and density.When Ie stabilizeo content reached3%,the modified sandy soil would no longer flow out.The pemieabil-ity coefficient of Ie modified sandy soil decreased signhlcontly with the increaso of sampie density,and almosa maintained an exponentiai decreaso relation with the s tabilizeo content.When the stabilizeo content reached3%, Ie peoneability coefficient approached0.Sandy soil modified by stabilizeo had good wateo retention property, which incusing with the incnso of stabilizeo content.As wateo evaporated,the stabilizeo fooned a network fii收稿日期：2020—10—19基金项目：江苏省水利科技项目（2017010）作者简介:邵勇（1979—），男，高级工程师，博士，研究方向为水工结构。
土力学考试题目
1.将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间t为1小时时，测压管的水头高度从h1=降至h2=。
已知试样的横断面积A为，高度l 为，变水头测压管的横段面积A'为，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝×10－7 cm/s2. 基坑开挖剖面如下图所示。
其中粉质粘土夹粉砂层的孔隙比e＝，土粒密度1ρs1＝cm3，渗透系数k1＝×10-5 cm/s；砂土层的孔隙比e2＝，土粒密度ρs2＝cm3，渗透系数k2＝×10-2 cm/s。
设砂土层层底的测压管水头位于地表下处且保持不变，基坑开挖过程中坑内水位与坑底齐平。
（1）若将基坑底面以下土层内的渗流视为垂直单向渗流，试证明坑底下粉质粘土夹粉砂层与砂土层的平均等效渗透系数k z为：（2）当开挖深度H＝时,求每昼夜基坑内单位面积的渗流量Q；（3）求不发生流土破坏的最大开挖深度H max。
参考答案Q＝d×m2，H max＝3. 某基坑施工中采用地下连续墙围护结构，其渗流流网如图2－20所示。
已知土层的孔隙比 e＝，土粒密度＝cm3，坑外地下水位距离地表，基坑开挖深度s为，a、b点所在流网网格长度l＝，评判基坑中a～b区段的渗流稳定性。
i ab＝，i c＝，渗流安全1. 将某砂土试样置于渗透仪中进行常水头渗透试验，已知试样的横断面积A为，高度l为，水头高差为，达到渗流稳定后，量得10分钟内流经试样的水量为636cm，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝×10-3 cm/s2. 如下图所示的基坑，坑外水位h1=,坑内水位h2=，渗流流网如图中所示。
已知土层渗透系数k＝×10-2 cm/s，a点、b点和c点分别位于地表以下、和。
试求:(1) 整个渗流区的单宽流量q；(2) ab段的平均渗透速度v ab ；参考答案q＝d×m，v ab＝×10-3cm/s1.某地基为粉土，层厚。
土壤饱和导水率(渗透系数)测定、渗透仪法
FHZDZTR0022 土壤饱和导水率（渗透系数）的测定饱和导水率仪法F-HZ-DZ-TR-0022土壤—饱和导水率（渗透系数）的测定—饱和导水率仪法1 范围本方法适用于室内土壤饱和导水率（渗透系数）的测定。
2 原理应用饱和导水率仪在被测土样（水饱和）上下两端保持一定的压力差，使水流自下而上流经土样，测定一定时间间隔流经土样的水量，根据达西定律即可计算出土壤饱和导水率（渗透系数）。
对于一般土壤，采用恒水头装置的饱和导水率仪测定，其水头差保持不变，流经土样的水流速度是稳定的。
对导水率小的粘质土壤，采用变水头装置的饱和导水率仪测定，在土样的两端造成较大的压力差，其压力差随时间的推移而变化。
3 仪器3.1 恒水头饱和导水率测定仪（图1）。
图1 恒水头饱和导水率仪3.2 水位电子测计。
3.3 集水圆筒。
3.4 温度计。
3.5 环刀，容积100cm3或250cm3。
4 操作步骤4.1 采样：用环刀在表层或分层采集有代表性的土样，砂土重复取样3个~5个，粘土取样5个~10个。
取好的土样要避免运输时的振动和水分的损失。
粘土土样需用刀尖小心将土样底部剔毛，以恢复土壤的自然结构。
4.2 浸泡：在土样底部放一层滤纸，用纱布小心地将土样的底部包扎好，上端套上集水圆筒，放入水槽中浸泡使之饱和。
槽中的水平面约高出土样顶部1cm，浸泡1d~3d，浸泡时间视土质而定，土质粘重的土壤时间需长些。
4.3 测定：将饱和后的土样置于容器的托板上。
用水位调节器上下移动调节至水位调节器的水位和容器中的水位一致，使集水圆筒内、外保持一个固定水头差（仪器水头差范围2mm~20mm），其大小视土壤质地而定，粘重土壤水头差应大些。
当土样顶部出现水层时，连接虹吸管（管内充满水，且不能有气泡），将集水圆筒内的水导入漏斗，流入量管。
取一定时间间隔（根据流速自行确定），记录不同时段内量管中的水量，直到单位时间流量基本稳定时，该水量为恒定的水流量，此时记录3次~5次作计算用。
变水头压力渗透仪的研制及应用
Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ｈ ｎ ｓ ａ４ ０ ０ ，Ｃｈｎ ；２ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｃ ａ ｇ ｈ １ ０ ４ ｉａ ．Ｂｅ ｉｇ Ｒａｌ ｙＣｏ ｓｒ ｃｉｎＣｏ ｉｎ ｉ ｊ ｗａ ｎ ｔｕ ｔ ．，Ｔｈ ｉｔ ｏ ｅＳｘ ｈ Ｂｕ ｅ ｕＧｒｕ ｆｔ ｅＲａｌ ｙ Ｍｉｉｔｙ，Ｂｅ ｉｇ １ ０ ３ ｒ ａ ｏ ｐｏ ｈ ｉ ｗａ ｎｓｒ ｉｎ ０ ０ ６，Ｃｈｎ ） ｊ ｉａ
Ｖｏ ． ． １ ７ ＮＯ ３
Ｓｅ ２０１ ｐ． ０
文 章 编 号 ：６ ２ ９ ３ 【０ ０ ０ －０ ２ －０ １ ７ — ３ ｌ２ １ ）３ ０ ５ ６
变 水 头 压 力渗 透 仪 的研 制及 应 用
吴胜 军 ，王桂 尧 ，付 强 ，王 鸿
（． 沙 理工 大 学 土 木 与建 筑 学 院 ， 南 长沙 １长 湖 ４ ０ ０ ；２ 中铁 六 局 集 团 北 京 铁 建 公 司 ， 京 １ ０ ３ １０４ ． 北 ００ ６）
ｌ ａ ｎ ｔ ｒ ｐ ｒ ｅ ｂ ｌ ｙ ｉ ｏ ｔ ｉ ｅ ｙ Ｏｒｇ ｎ ８ ０ ｏ ｄ ａ ｄ ｗａ ｅ ｅ ｍ ａ ｉ ｔ ｓ ｂ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｉ ． ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ：ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｖ ｏ ｄ ｒ ｓ ｉ ｅ ｌ ａ ；ｗａ ｅ ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｐ ａ ａ ｕ ｔ ｒｐ ｒ ａ ｉ ｔ ；ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｐ ｒ ｔ ｓ ｉ ａ
渗 透是 液 体 在 多 孑 介 质 中运 动 的现 象 ， 一 Ｌ 这
器 ， 是仪 器 的制备 不 够成 熟 ， 重 制 约 了渗 透 系 或 严
数 的研 究 及应用 ．
回归 分析 后 ， 到 荷 载 与ห้องสมุดไป่ตู้渗 透 系 数 的 对 应关 系 ． 得 关 键 词 ： 载 作 用 ；渗透 系数 ； 验 仪 器 荷 实
型渗透仪说明书
TST-55型渗透仪一、用途、使用范围及试样尺寸：本仪器可供测定粘质土在变水头下渗透试验。
试样尺寸：φ61.8mm×40mm(面积30cm2)二、仪器主要结构仪器主要由上盖，底座，套座，环刀，透水石，螺杆等组成（祥见示意图）注：本仪器不附供水装置。
三、操作步骤1、参照土工实验方法标准GB/T50123-1999或者JTJ051--93公路土工试验规程T013-93进行试样准备。
2、把渗水石，密封圈放入底座中，将套筒内壁涂上一层凡士林，放入土样环刀，刮净多余凡士林置于底座上。
3、放上密封圈，透水石，上盖，旋紧螺杆，不得漏水漏气。
4、把进水管口与供水装置联通，并通水排气放平仪器，5、在不大于200cm水头作用下静置某一时间，待出水管口有水溢出后即可开始测定。
6、试验时，将水头管充水至需要高度后关管夹开动秒表，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2-3次后，再使水头管水位回升至需要高度，再连续测记数后，前后需6次以上，试验终止，同时测记试验时与终止时的水温。
7、按式计算(变水头)渗透系数；K T=Q/F*J*tK T：某一孔隙比，水温为T℃时试样的渗透系数，㎝/s；Q：时间t内的渗透水量cm3；F：试样断面积（等于环刀内径面积）cm2；J：水力坡度，按下式计算：(h1+ h2)/2+H 1/2（h1+ h2）+13.6NJ= hi J= hi负压装置抽气机装置h1：开始时水头㎝h2：终止时水头㎝H：贮水瓶至溢水瓶间水位差㎝；t:测定时间s；h i试样高度㎝；N：真空度，以kPa计四、渗透仪注意事项：1、上盖出水管处橡胶管不宜套至根部，须留出6mm以上，以防与套筒受压。
2、每次用完应擦净晾干，密封圈宜抹以滑石粉保存。
3、切土环刀应妥善保管，防止刃口碰损。
渗透试验(实验五)
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
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。
5. 在不大于200cm水头作用下，静置，待上出水口有 水溢出后，开始测定。
2、按下式计算K20
K 20 KT
T 20
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。
变水头法测定渗透系数(精)
土工技术与应用
南55型渗透容器及变水头装置
பைடு நூலகம்
试验步骤
1．装土 – 将装有试样的环刀推入套筒内并压入止水垫圈。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。 2．供水 – 把装好试样的容器进水口与供水装置连通， 关止水夹，向供水瓶注满水。 3．排气 – 把容器侧立，排气管向上，并打开排气管止水夹。然后开进水口夹，排除容 器底部的空气，直至水中无气泡溢出为止。关闭排气管止水夹，平放好容器。 4．测记 – 使变水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记开始水头h1， 经过时间t后，再测记终了水头h2，同时测记试验开始与终了时的水温。
土工技术与应用
变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
1 2 3 4
录
问题引入 变水头法试验原理、仪器 变水头法试验过程 变水头法试验结果处理
变水头试验法试验原理
• 变水头渗透试验装置如图2-1-4所示。将土样的一端与一根带有刻度的直立细 玻璃管（即为水头管）相连，细玻璃管的内横截面积为a。变水头法在整个试 验过程中，水头差随时间不断变化，试验时分别量出某一时段t开始和结束时 细玻璃管中的水头差(h1、h2)。 测试完毕后按下述公式计算土的渗透系数：
土工技术与应用
试验过程动画演示
土工技术与应用
试验记录与计算
参数 记录 查表获得 校正系数
测试结 果记录
T℃时 渗透系数 计算
用温度计 测量水温
换算成20℃ 时渗透系数
求平 均值
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
饱和-非饱和黄土渗透性的各向异性研究
饱和-非饱和黄土渗透性的各向异性研究摘要：黄土作为特殊土之一，广泛分布于我国西北干旱半干旱地区。
以具有明显各向异性的西安Q3原状黄土为研究对象，用变水头渗透仪测量原状黄土横向及竖向渗透系数，结果表明：原状黄土横向饱和渗透系数为竖向饱和渗透系数的3.51倍；原状黄土横向（竖向）基质吸力与体积含水率关系由压力板仪测得，结合横向（竖向）饱和渗透系数得到对应方向的非饱和渗透系数函数，结果表明：原状黄土渗透性的各向异性随着基质吸力的增大而降低。
关键词：原状黄土；渗透性；各向异性；微观结构我国的黄土面积约有64×104km2，约占我国国土面积的72.4%。
发生在这些地区的黄土湿陷、边坡失稳、土坝损坏等问题多与水在黄土中的渗流作用相关。
因此，研究黄土的渗透性具有重要的工程意义。
1试验方案1.1试验内容试验所用黄土取自西安市碑林区某基坑，为Q3黄土。
试验是在常温下进行的，不考虑温度对试验结果的影响。
（1）采用变水头渗透仪测量原状黄土的饱和渗透系数。
（2）采用压力板仪测定原状黄土基质吸力与体积含水率关系。
2 试验结果与分析2.1 黄土-土水特性图1为原状黄土不同方向基质吸力与体积含水率关系图。
图1原状黄土体积含水率与基质吸力关系压力板仪测得的基质吸力与含水率关系仅为土水特征曲线的一小部分。
目前VG模型[3]被广泛用于描述土-水特征曲线：（1）式中：ψ为吸力；θ为体积含水率；θr为残留含水率；θs 为准饱和含水率；α，m，n为优化参数，其中m=1−1/n。
VG模型对原状黄土不同方向的拟合结果θs=41.85%、θr=13.55%、α=0.0687、n=1.7156、R=0.996。
其中R为根据拟合参数计算结果与实测结果的相关系数。
2.2饱和-非饱和渗透系数的确定变水头渗透试验测得的原状黄土不同方向的饱和渗透系数为：横向渗透系数平均值5.82×10-5cm/s，竖向渗透系数平均值1.66×10-5cm/s。
提高渗透试验质量技术措施解析
提高渗透试验质量技术措施为提高变水头渗透试验操作水平、成果质量以及对渗透试验存在问题的改正，现对渗透试验进行分析，并提出问题。
渗透试验时利用一些试验器具测定岩土的渗透系数的试验，分为室内试验和野外测定试验两大类。
在实验室中测定渗透系数k的仪器种类和试验方法很多，但从原理上大体可分为“常水头法”和“变水头法”两种。
野外进行的渗透试验又叫渗水试验，一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透试验的简易方法。
试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法和双环法。
试坑法是在表层干土中挖一个一定深度（30-50厘米）的方形或圆形试坑，坑底要离潜水位3-5米，坑底铺2一3厘米厚的反滤粗砂，向试坑内注水，必需使试坑中的水位始终高出坑底约10厘米。
为了便于观测坑内水位，在坑底要设置一个标尺。
求出单位时间内从坑底渗入的水量Q，除以坑底面积F，即得出平均渗透速度v=Q/F。
当坑内水柱高度不大（等于10厘米）时，可以认为水头梯度近于1，因而K(渗透系数)=V。
这个方法适用于测定毛细压力影响不大的砂类土，如果用在粘性土中，所测定的渗透系数偏高。
单环法是试坑底嵌入一个高20厘米，直径35.75厘米的铁环，该铁环圈定的面积为1000平方厘米。
铁环压入坑底部10厘米深，环壁与土层要紧密接触，环内铺2一3厘米的反滤粗砂。
在试验开始时，用马利奥特瓶控制环内水柱，保持在10厘米高度上。
试验一直进行到渗入水量Q固定不变为止，就可以按下式计算渗透速度：v=Q/F，所得的渗透速度即为该松散层、岩层的渗透系数值。
双环法是试坑底嵌入两个铁环，增加一个内环，形成同心环，外环直径可取0.5米, 内环直径可取0.25米。
试验时往铁环内注水，用马利奥特瓶控制外环和内环的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。
根据内环取的的资料按上述方法确定松散层、岩层的渗透系数值。
由于内环中的水只产生垂直方向的渗入，排除了侧向渗流带的误差，因此，比试坑法和单环法精确度高。
水文地质学基础实验指导书
实验二 渗透试验一般规定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。
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℃。
3. 本试验以水温20℃为标准温度，标准温度下的渗透系数应按下式计算： 20T k k T 20ηη （1） 式中 k 20——标准温度时试样的渗透系数（cm/s ）；ηT ——T ℃时水的动力粘滞系数（kPa·s ）；η20——20℃时水的动力粘滞系数（kPa·s ）。
粘滞系数比ηT /η20查表1。
表1 水的动力粘滞系数、粘滞系数比、温度校正值续表 14. 根据计算的渗透系数，应取3～4个在允许差值范围内的数据的平均值，作为试样在该孔隙比下的渗透系数（允许差值不大于2×10-n）。
5. 当进行不同孔隙比下的渗透试验时，应以孔隙比为纵坐标，渗透系数的对数为横坐标，绘制关系曲线。
常水头渗透试验一、实验目的和意义（1）通过稳定流条件下的渗流实验，掌握均匀砂渗透系数的测定方法。
进一步理解渗流基本定律——达西定律，加深对岩石渗透系数的认识。
（2）了解达西实验装置，加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法，从而提高对直线渗透定律的理解。
（3）渗透系数是进行井孔、矿坑涌水量及水库，渠道渗流量计算时不可缺少的重要水文地质参数。
二、实验方法确定渗透系数的方法很多，在室内常用达西仪，戚姆仪及渗压仪等方法测定。
在野外常用井孔抽水，注水及试坑渗水、压水试验等方法，所得资料可靠精度高，但效率低，成本高。
本次实验采用达西仪测定岩石的渗透系数。
三、实验原理岩石渗透系数是定量描述岩石透水性能的物理指标，岩石空隙越大、连通性越好，则渗透系数越大，单位时间内通过过水断面的水量越多。
其物理含义是当水力坡度等于1时，渗透系数就等于渗透速度。
常水头渗透系数应按下式计算：T QLkAHt（2）式中k T——水温为T℃时试样的渗透系数(cm/s)；Q——时间t秒内的渗出水量(cm3)；L——两测压管中心间的距离(cm)；A——试样的断面积(cm2)；H——平均水位差(cm)；t——时间(s)。
1.简述土的渗透系数的测定方法以及粘土渗透达西定律。
1.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主要有以下几种：
1. 双环法：这是一种常用的测定方法，通过在两个同心环中分别注入清水和待测土壤，然后测量两个环之间的水头差和渗透流速，从而计算出渗透系数。
2. 环刀法：这种方法使用环刀取样，将待测土壤装入环刀中，然后施加一定压力使水通过土壤，测量渗透流速和压力差，从而计算出渗透系数。
3. 定水头渗透仪法：这种方法使用定水头渗透仪，将待测土壤放入渗透仪中，然后施加水头压力使水通过土壤，测量渗透流速和压力差，从而计算出渗透系数。
4. 变水头渗透仪法：这种方法使用变水头渗透仪，通过改变水头压力来测量渗透流速和压力差，从而计算出渗透系数。
5. 模拟降雨法：这种方法模拟自然降雨条件，通过测量降雨过程中土壤的入渗率和降雨后土壤的水分分布，来计算土壤的渗透系数。
粘土的渗透达西定律是描述粘土在多孔介质中渗流规律的基本定律。
该定律由法国工程师亨利·达西于1856年提出，表达了粘土在多孔介质中渗流速度与压力差、介质渗透率及流体密度之间的关系。
具体来说，达西定律可以表示为：V = K * (ΔP / L)，其中V是渗流速度，K是介质渗透率，ΔP是压力差，L是渗流路径长度。
这个公式表明，粘土的渗流速度与压力差成正比，与介质渗透率成正比，与渗流路径长度成反比。
了解粘土的渗透达西定律对于分析和预测流体的渗流行为非常重要，特别是在水利工程、地质勘探和环境保护等领域。
土力学考试题目
1.将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间∆t为1小时时，测压管的水头高度从h1=310.8cm降至h2=305.6cm。
已知试样的横断面积A为32.2cm2，高度l为3.0cm，变水头测压管的横段面积A'为1.1cm2，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝4.8×10－7 cm/s2. 基坑开挖剖面如下图所示。
其中粉质粘土夹粉砂层的孔隙比e1＝ 1.10，土粒密度ρs1＝2.75g/cm3，渗透系数k1＝1.8×10-5cm/s；砂土层的孔隙比e2＝ 0.68，土粒密度ρs2＝2.68g/cm3，渗透系数k2＝3.6×10-2cm/s。
设砂土层层底的测压管水头位于地表下1.5m处且保持不变，基坑开挖过程中坑内水位与坑底齐平。
（1）若将基坑底面以下土层内的渗流视为垂直单向渗流，试证明坑底下粉质粘土夹粉砂层与砂土层的平均等效渗透系数k z为：（2）当开挖深度H＝5.0m时,求每昼夜基坑内单位面积的渗流量Q；（3）求不发生流土破坏的最大开挖深度H max。
参考答案Q＝0.027m3/d×m2，H max＝5.36m3. 某基坑施工中采用地下连续墙围护结构，其渗流流网如图2－20所示。
已知土层的孔隙比 e＝0.96，土粒密度ρs＝2.70g/cm3，坑外地下水位距离地表1.2m，基坑开挖深度为8.0m，a、b点所在流网网格长度l＝1.8m，评判基坑中a～b区段的渗流稳定性。
i ab＝0.34，i c＝0.87，渗流安全1. 将某砂土试样置于渗透仪中进行常水头渗透试验，已知试样的横断面积A为55.2cm2，高度l为10.0cm，水头高差为1.6m，达到渗流稳定后，量得10分钟内流经试样的水量为636cm，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝1.2×10-3 cm/s2. 如下图所示的基坑，坑外水位h1=1.8m,坑内水位h2=0.6m，渗流流网如图中所示。
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TST-55变水头渗透仪
一、概述
变水头渗透仪测定粘质土在变水头下渗透试验的渗透系数。
主要由上盖，底座，套座，环刀，透水石，螺杆等组成，该仪器与在压紧方式上改成中间螺旋杆旋压，并对同类型仪器不足之处做了适当改进，操作使用更为简便。
（本仪器不附供水设备）
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二、主要规格，
1.试样尺寸：φ61.8mmX40mm（30平方厘米）
2.仪器外形尺寸:φ118（管咀除外）X172X190mm,
3.仪器净重约3.5kg。
三、操作步骤
1、参照变水头渗透仪水电部土工试验规程SD128-012-84，制备样，或参照JTJ051--93《公路土工试验规程》T013-93
2、把渗水石，密封圈放入底座中，将套筒内壁涂一层凡士林，放入土样环刀，刮净多余凡士林置于底座上。
3、放上密封圈，透水石，上盖，旋紧螺杆，不得漏水漏气。
4、把进水管口与供水装置联通，并通水排气放平仪器，
5、在不大于200cm水头作用下，静置某一时间，待出水管口有水逸出后即可开始测定。
6、试验时，将水头管冲水至需要高度后关管夹开动秒表，同时测记起始水头h1,经过时间t后，再测记终止，同是测记试验时与终止时的水温。
四、计算公式
按式计算（变水头）渗透系数；KT=2.3log式中：
a----变水头管截面积，平方厘米
L----渗径，等于试样高度。
厘米
h1---开始时水头，厘米
h2---终止时水头，厘米
五、技术要求:
1.变水头渗透仪要有铭牌,铭牌上应标明产品名称、型号规格、编号、制造厂名和出厂日期。
2.仪器铸件表面应无明显气孔砂眼,渗水涂层应平整光洁均匀和色调一致,不应有起皮碰伤划痕等影响外观质量的疵弊。
3.上盖下盖及套筒应以耐腐蚀耐磨损不易变形的金属材料制造,表面及内壁表面粗糙度RM6.3
4.透水板两端应平整,其渗透系数应不小于1X10三次方厘米。
5.环刀,应符合（切土环刀）SD191-86的规定。
6.仪器组装拧紧后环刀应不悬空和不受压损并应在100KPa气压下不泄漏.
7.水力量管应符合B级滴定管1-100ml要求。
六、注意事项：
1、上盖出水管处橡胶管不易套至根部，须留出6mm以上，以防与套筒受压，
2、每次用完应擦净晾干，密封圈宜抹以滑石粉保存。
3、切土环刀应妥善保管，防止刃口碰损。