渗透试验 百科内容来自于: 百度百科

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渗透试验是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,但从试验原理上大体可分为”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(infiltration test),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系数的简易方法。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。

室内试验

常水头试验法

就是在整个试验过程中保持水头为一常数,从而水头差也为常数。 如图:
试验时,在透明塑料筒中装填截面为A,长度为L的饱和试样,打开水阀,使水自上而下流经试样,并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后,量测经过一定时间 t 内流经试样的水量V,则
V = Q*t = ν*A*t根据达西定律,v = k*i,则V = k*(△h/L)*A*t从而得出k = q*L / A*△h= = Q*L / A*△h*
常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小,渗透水量很少,用这种试验不易准确测定,须改用变水头试验。

变水头试验法

就是试验过程中水头差一直随时间而变化,其装置如图:
变水头法测定渗透系数 变水头法测定渗透系数
水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时,将玻璃管充水至需要高度后,开动秒表,测记起始水头差△h1,经时间 t 后,再测记终了水头差△h2,通过建立瞬时达西定律,即可推出渗透系数 k 的表达式。
设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h,经过时间dt后,管中水位下降dh,则dt时间内流入试样的水量为
dVe = -a dh
式中 a 为玻璃管断面积;右端的负号表示水量随△h的减少而增加。
根据达西定律,dt时间内流出试样的渗流量为:
dVo = k*i*A*dt = k*(△h/L)*A*dt
式中,A——试样断面积;L——试样长度。
根据水流连续原理, 应有dVe = dVo,即得到
k = (a*L/A*t)㏑(△h1/△h2)
或用常用对数表示,则上式可写为
k = 2.3*(a*L/A*t)㏒(△h1/△h2)

野外试验

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。内外环之间渗入的水,主要是侧向散流及毛细管吸收,内环则是松散层和岩层在垂直方向的实际渗透。
当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时,可按下式精确计算渗透系数(考虑了毛细压力的附加影响):K(渗透系数)= QL/ F(H+Z+L)。
式中:
Q-----稳定的渗入水量(立方厘米/分);
F------试坑内环的渗水面积(平方厘米);
Z-----试坑内环中的水厚度(厘米);
H-----毛细管压力(一般等于岩土毛细上升高度的一半)(厘米);
L-----试验结束时水的渗入深度(试验后开挖确定)(厘米)。
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- 来自原声例句
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