实验2渗透试验

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；
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
dh k A t2 dt h a L t1
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；
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:
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；
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
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。
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。
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；
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：
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
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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
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；
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。