
实验2:渗透试验..ppt
24页渗 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 达西渗透定律 基本知识 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, 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 试验原理 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 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: 渗透系数为: 操作步骤 常水头试验 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; 操作步骤 常水头试验 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; 操作步骤 常水头试验 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; 操作步骤 常水头试验 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 段时间 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; 操作步骤 常水头试验 10.计算渗透系数均值; 11.按下式折算到20℃时的渗透 系数k20; 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Lt时刻 ,土样中的平均水力梯度为: 变水头试验 dt时段内的渗出水量为dQ=-adh, 故渗透速度为: 变水头试验 从t1时刻到t2时刻进出水口水位差从 h1到h2 操作步骤 变水头试验 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 操作步骤 变水头试验 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 充水源,补水时,关闭进水口; 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; 操作步骤 变水头试验 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; 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=Bi10-n时,Bi保留一位 非零整数位,允许差值不大于210-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 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 。












