1、滲滲 透透 試試 驗(yàn)驗(yàn)基本知識(shí)基本知識(shí)滲透滲透：水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象；：水在土體孔隙中流動(dòng)的現(xiàn)象；滲透系數(shù)滲透系數(shù)是表達(dá)這是表達(dá)這一現(xiàn)象的定量指標(biāo)，由于影響滲透系數(shù)的因素十分復(fù)雜一現(xiàn)象的定量指標(biāo)，由于影響滲透系數(shù)的因素十分復(fù)雜，目前室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)用各種方法所測(cè)定的滲透系數(shù)，仍然，目前室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)用各種方法所測(cè)定的滲透系數(shù)，仍然是個(gè)比較粗略的數(shù)值。是個(gè)比較粗略的數(shù)值。土的滲透性土的滲透性：土具有被水透過(guò)的性能。：土具有被水透過(guò)的性能。滲透所引起的問(wèn)題：滲透所引起的問(wèn)題：1. 水的問(wèn)題；水的問(wèn)題；2.土的問(wèn)題。土的問(wèn)題。達(dá)西滲透定律達(dá)西滲透定律qhvkkiALhqkAL基本知識(shí)基本知識(shí) 法國(guó)人達(dá)西，

2、法國(guó)人達(dá)西，1855年提年提出了達(dá)西定律出了達(dá)西定律 水在土中滲透的滲流量水在土中滲透的滲流量q與滲流斷面積與滲流斷面積A及水頭差及水頭差h 成正比，與斷面間成正比，與斷面間距距L成反比，成反比， 在試驗(yàn)裝置中測(cè)出滲流量，不同點(diǎn)的水頭高在試驗(yàn)裝置中測(cè)出滲流量，不同點(diǎn)的水頭高度，從而計(jì)算出滲流速度和水力梯度，根據(jù)達(dá)西滲度，從而計(jì)算出滲流速度和水力梯度，根據(jù)達(dá)西滲流定律計(jì)算出滲透系數(shù)。由于土的滲透系數(shù)變化范流定律計(jì)算出滲透系數(shù)。由于土的滲透系數(shù)變化范圍很大，自大于圍很大，自大于10-1cm/s到小于到小于10-7cm/s。實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用兩種不同的試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)：內(nèi)常用兩種不同的試驗(yàn)裝置進(jìn)行

3、試驗(yàn)：常水頭試驗(yàn)常水頭試驗(yàn)用來(lái)測(cè)定滲透系數(shù)用來(lái)測(cè)定滲透系數(shù)k比較大的無(wú)粘性土（砂土）的比較大的無(wú)粘性土（砂土）的滲透系數(shù)；滲透系數(shù)；變水頭試驗(yàn)變水頭試驗(yàn)用來(lái)測(cè)定滲透系數(shù)用來(lái)測(cè)定滲透系數(shù)k較小的較小的粘土和粉土的滲透系數(shù)。粘土和粉土的滲透系數(shù)。試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理常水頭試驗(yàn) 儀器設(shè)備儀器設(shè)備 (1) 70型滲透儀，其中型滲透儀，其中封底圓筒高封底圓筒高40cm， 內(nèi)徑內(nèi)徑10cm，金屬孔扳距，金屬孔扳距筒底筒底6cm。 (2)其他：木錘、秒表、其他：木錘、秒表、天平、量筒等。天平、量筒等。常水頭試驗(yàn) 試驗(yàn)時(shí)，由于供水瓶不試驗(yàn)時(shí)，由于供水瓶不斷補(bǔ)充水，使土樣上游水位斷補(bǔ)充水，使土樣上游水位保持不變。出

4、水口位置可調(diào)，保持不變。出水口位置可調(diào)，一旦固定好出水口位置，上一旦固定好出水口位置，上下游水位差就固定了。當(dāng)達(dá)下游水位差就固定了。當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定滲流后，三個(gè)測(cè)壓管到穩(wěn)定滲流后，三個(gè)測(cè)壓管中水位即為定值，相鄰兩根中水位即為定值，相鄰兩根測(cè)壓管間滲徑長(zhǎng)度均為測(cè)壓管間滲徑長(zhǎng)度均為L(zhǎng)10cm；設(shè)從測(cè)壓管后標(biāo)尺；設(shè)從測(cè)壓管后標(biāo)尺上讀出的測(cè)壓管的水位分別上讀出的測(cè)壓管的水位分別為為h1、h2、h3，則在長(zhǎng)度，則在長(zhǎng)度上平均水頭差為上平均水頭差為: 12231322hhhhhhh 常水頭試驗(yàn) 用量筒測(cè)定滲流量，若用量筒測(cè)定滲流量，若 t時(shí)段內(nèi)測(cè)得的滲出水量為時(shí)段內(nèi)測(cè)得的滲出水量為 Q，則滲流速度為：則滲流速度

5、為：Qvt A hvkikL 滲透系數(shù)為：滲透系數(shù)為：vLkhQ Lkt Ah 操作步驟操作步驟常水頭試驗(yàn)1.按圖將儀器裝好，接通按圖將儀器裝好，接通調(diào)節(jié)管和供水管，使水流調(diào)節(jié)管和供水管，使水流到儀器底部，到儀器底部，水位略高于水位略高于金屬孔板金屬孔板，關(guān)止水夾關(guān)止水夾；2.取具有代表性風(fēng)干土樣取具有代表性風(fēng)干土樣34kg，稱(chēng)量準(zhǔn)確至，稱(chēng)量準(zhǔn)確至1g，并，并測(cè)其風(fēng)干含水率；測(cè)其風(fēng)干含水率；操作步驟操作步驟常水頭試驗(yàn)3.將試樣將試樣分層裝入分層裝入儀器，儀器，據(jù)預(yù)定孔隙比控制試樣密據(jù)預(yù)定孔隙比控制試樣密度。度。每層裝完后從調(diào)節(jié)管每層裝完后從調(diào)節(jié)管進(jìn)水至試樣頂面進(jìn)水至試樣頂面。最后一。最后一層應(yīng)

6、高出上測(cè)壓管孔層應(yīng)高出上測(cè)壓管孔34cm，并在試樣頂面鋪并在試樣頂面鋪2cm礫石作為礫石作為緩沖層緩沖層。待。待最后一層試樣最后一層試樣飽和飽和后，繼后，繼續(xù)使水位上升至圓筒頂面。續(xù)使水位上升至圓筒頂面。將調(diào)節(jié)管卸下，使管口高將調(diào)節(jié)管卸下，使管口高于圓筒頂面，于圓筒頂面，觀察三個(gè)測(cè)觀察三個(gè)測(cè)壓管水位是否與孔口平齊壓管水位是否與孔口平齊；操作步驟操作步驟常水頭試驗(yàn)4.量測(cè)試樣頂面至筒頂余高，計(jì)量測(cè)試樣頂面至筒頂余高，計(jì)算出試樣高度。稱(chēng)量剩余土樣，算出試樣高度。稱(chēng)量剩余土樣，計(jì)算出裝入土（試樣）質(zhì)量，計(jì)計(jì)算出裝入土（試樣）質(zhì)量，計(jì)算試樣算試樣干密度和孔隙比干密度和孔隙比；5.供水管向圓筒頂面供水，

7、使供水管向圓筒頂面供水，使水水面始終保持與滲透儀頂面齊平面始終保持與滲透儀頂面齊平（試驗(yàn)操作表明保持水位與溢水（試驗(yàn)操作表明保持水位與溢水孔面平齊較困難），同時(shí)降低調(diào)孔面平齊較困難），同時(shí)降低調(diào)節(jié)管高度，形成自上向下方向的節(jié)管高度，形成自上向下方向的滲流。固定調(diào)節(jié)管在某一高度。滲流。固定調(diào)節(jié)管在某一高度。過(guò)一段時(shí)間以后，三個(gè)測(cè)壓管水過(guò)一段時(shí)間以后，三個(gè)測(cè)壓管水位達(dá)到穩(wěn)定值，表明形成位達(dá)到穩(wěn)定值，表明形成穩(wěn)定滲穩(wěn)定滲流場(chǎng)流場(chǎng)；操作步驟操作步驟常水頭試驗(yàn)6.記錄三個(gè)測(cè)壓管水位記錄三個(gè)測(cè)壓管水位h1、h2、h3 ， 計(jì)算平均水位差計(jì)算平均水位差 h和水力和水力梯度梯度i；7.開(kāi)動(dòng)秒表，用量筒接取經(jīng)過(guò)

8、一開(kāi)動(dòng)秒表，用量筒接取經(jīng)過(guò)一段時(shí)間段時(shí)間 t的滲水量的滲水量 Q，量測(cè)，量測(cè)滲透水的滲透水的水溫水溫T；8.改變調(diào)節(jié)管的高度，達(dá)到滲透改變調(diào)節(jié)管的高度，達(dá)到滲透穩(wěn)定后，重復(fù)穩(wěn)定后，重復(fù)6、7的步驟，平行的步驟，平行進(jìn)行進(jìn)行56次試驗(yàn)；次試驗(yàn)；9.按公式計(jì)算每次量測(cè)的水溫按公式計(jì)算每次量測(cè)的水溫T時(shí)的滲透系數(shù)時(shí)的滲透系數(shù)kTi；操作步驟操作步驟常水頭試驗(yàn)10.計(jì)算滲透系數(shù)均值；計(jì)算滲透系數(shù)均值；11.按下式折算到按下式折算到20時(shí)的滲透時(shí)的滲透系數(shù)系數(shù)k20；2020TTkk變水頭試驗(yàn)。 (1)變水頭滲透裝置變水頭滲透裝置 (2)其他：切土器，其他：切土器，溫度計(jì)，削土刀，秒溫度計(jì)，削土刀，秒表

9、、鋼絲鋸，凡士林表、鋼絲鋸，凡士林等。等。變水頭試驗(yàn)。 試驗(yàn)時(shí)，與試樣底部相連的玻璃測(cè)試驗(yàn)時(shí)，與試樣底部相連的玻璃測(cè)壓管內(nèi)充一定高度的水，自試樣底向試壓管內(nèi)充一定高度的水，自試樣底向試樣頂滲透，從試樣頂部的出水口流出。樣頂滲透，從試樣頂部的出水口流出。對(duì)于飽和土體的滲流，出水口出水后單對(duì)于飽和土體的滲流，出水口出水后單位時(shí)間測(cè)壓管內(nèi)的水滲入試樣的量應(yīng)等位時(shí)間測(cè)壓管內(nèi)的水滲入試樣的量應(yīng)等于出水口排出的量，即滲流量。于出水口排出的量，即滲流量。 設(shè)設(shè)t1時(shí)刻測(cè)壓管中水位與出水口水時(shí)刻測(cè)壓管中水位與出水口水位差為位差為h1，到，到t2時(shí)刻水位差降為時(shí)刻水位差降為h2。設(shè)。設(shè)在在(t1，t2)時(shí)段內(nèi)某

10、一時(shí)刻時(shí)段內(nèi)某一時(shí)刻t，進(jìn)出水口水，進(jìn)出水口水位差為位差為h，經(jīng)過(guò)，經(jīng)過(guò)dt時(shí)段后，測(cè)壓管中水時(shí)段后，測(cè)壓管中水位降低位降低dh。若測(cè)壓管內(nèi)截面積為，試。若測(cè)壓管內(nèi)截面積為，試樣橫截面積為，試樣高度為。樣橫截面積為，試樣高度為。t時(shí)刻，時(shí)刻，土樣中的平均水力梯度為：土樣中的平均水力梯度為：變水頭試驗(yàn)。 dt時(shí)段內(nèi)的滲出水量為時(shí)段內(nèi)的滲出水量為dQ=-adh，故滲透速度為：故滲透速度為：hiLa dhvdt A ha dhvkikLdt A 變水頭試驗(yàn) 從從t1時(shí)刻到時(shí)刻到t2時(shí)刻進(jìn)出水口水位差時(shí)刻進(jìn)出水口水位差從從h1到到h2。dhk Adtha L2211hthtdhk Adtha L121

11、22.3lgha LkA tth操作步驟操作步驟變水頭試驗(yàn)1.試樣制備：變水頭滲透試驗(yàn)的試樣分原試樣制備：變水頭滲透試驗(yàn)的試樣分原狀試樣和擾動(dòng)試樣兩種，其制備方法分別狀試樣和擾動(dòng)試樣兩種，其制備方法分別為：為：(a)原狀試樣：根據(jù)要測(cè)定的滲透系數(shù)的方原狀試樣：根據(jù)要測(cè)定的滲透系數(shù)的方向，用環(huán)刀在垂直或平行土層面方向切取向，用環(huán)刀在垂直或平行土層面方向切取原狀試樣，原狀試樣，試樣兩端削平試樣兩端削平即可，即可，禁止用修禁止用修土刀反復(fù)涂抹土刀反復(fù)涂抹。放入飽和器內(nèi)。放入飽和器內(nèi)抽氣飽和抽氣飽和（或其它方法飽和）；（或其它方法飽和）；(b)擾動(dòng)試樣：用擾動(dòng)試樣：用飽和度較低（飽和度較低（Sr80）

12、的土壓實(shí)或擊實(shí)）的土壓實(shí)或擊實(shí)辦法制樣，然后飽和。辦法制樣，然后飽和。操作步驟操作步驟變水頭試驗(yàn)2.將盛有試樣的環(huán)刀套入護(hù)筒，裝好各部將盛有試樣的環(huán)刀套入護(hù)筒，裝好各部位位止水圈止水圈。注意試樣上下透水石和濾紙按。注意試樣上下透水石和濾紙按先后順序裝好，蓋上頂蓋，擰緊頂部螺絲，先后順序裝好，蓋上頂蓋，擰緊頂部螺絲，不得漏水漏氣；不得漏水漏氣；3.把裝好試樣的滲透儀進(jìn)水口與水頭裝置把裝好試樣的滲透儀進(jìn)水口與水頭裝置（測(cè)壓管）相連。注意及時(shí)向測(cè)壓管中補(bǔ)（測(cè)壓管）相連。注意及時(shí)向測(cè)壓管中補(bǔ)充水源，補(bǔ)水時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水口；充水源，補(bǔ)水時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水口；4. 在向試樣滲透前，先由底部排氣嘴出水，在向試樣滲透前

13、，先由底部排氣嘴出水，排除底部空氣排除底部空氣，至排氣嘴無(wú)氣泡時(shí)，關(guān)閉，至排氣嘴無(wú)氣泡時(shí)，關(guān)閉排氣嘴，水自下向上滲流，由頂部出水管排氣嘴，水自下向上滲流，由頂部出水管排水；排水；操作步驟操作步驟變水頭試驗(yàn)5. 待待出水管有水流出出水管有水流出后，開(kāi)始測(cè)定試驗(yàn)數(shù)后，開(kāi)始測(cè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)。記錄據(jù)。記錄t=t1時(shí)，上下游水位差時(shí)，上下游水位差h1；t=t2時(shí)，時(shí)，上下游水位差上下游水位差h2。改變測(cè)壓管中水位（由。改變測(cè)壓管中水位（由進(jìn)水管補(bǔ)充水），進(jìn)行次平行試驗(yàn)。進(jìn)水管補(bǔ)充水），進(jìn)行次平行試驗(yàn)。記錄測(cè)壓管內(nèi)徑，量測(cè)滲透水溫記錄測(cè)壓管內(nèi)徑，量測(cè)滲透水溫T；6.按公式計(jì)算每次量測(cè)的水溫按公式計(jì)算每次量測(cè)的

14、水溫T時(shí)的滲時(shí)的滲透系數(shù)透系數(shù)kTi；7.按下式折算到按下式折算到20時(shí)的滲透系數(shù)時(shí)的滲透系數(shù)k20；2020TTkk注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)滲透試驗(yàn)幾次平行試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)采用表達(dá)式滲透試驗(yàn)幾次平行試驗(yàn)測(cè)得的滲透系數(shù)采用表達(dá)式kti=Bi10-n時(shí)，時(shí)，Bi保留一位保留一位非零整數(shù)位，允許差值不大于非零整數(shù)位，允許差值不大于210-n，對(duì)不太均勻的原狀土，限制可適當(dāng)放寬；，對(duì)不太均勻的原狀土，限制可適當(dāng)放寬；常水頭試驗(yàn)適用于砂性土；常水頭試驗(yàn)適用于砂性土；變水頭試驗(yàn)適用于粘性；變水頭試驗(yàn)適用于粘性；變水頭法試驗(yàn)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)水流過(guò)快或出水口有混濁現(xiàn)象，應(yīng)立即檢查容器變水頭法試驗(yàn)過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)水流過(guò)

15、快或出水口有混濁現(xiàn)象，應(yīng)立即檢查容器有有無(wú)漏水或試樣中是否出現(xiàn)集中滲流，若有，應(yīng)重新制樣試驗(yàn)；無(wú)漏水或試樣中是否出現(xiàn)集中滲流，若有，應(yīng)重新制樣試驗(yàn)；土的滲透性是水流通過(guò)土孔隙的能力，顯然，土的孔隙大小，決定著滲透系數(shù)土的滲透性是水流通過(guò)土孔隙的能力，顯然，土的孔隙大小，決定著滲透系數(shù)的的大小，因此測(cè)定滲透系數(shù)時(shí)，必須說(shuō)明與滲透系數(shù)相適應(yīng)的土的密實(shí)狀態(tài)。大小，因此測(cè)定滲透系數(shù)時(shí)，必須說(shuō)明與滲透系數(shù)相適應(yīng)的土的密實(shí)狀態(tài)。注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 關(guān)于試驗(yàn)用水問(wèn)題，水中含氣對(duì)滲透系數(shù)的影響主要由于水關(guān)于試驗(yàn)用水問(wèn)題，水中含氣對(duì)滲透系數(shù)的影響主要由于水中氣體分離，形成氣泡堵塞土的孔隙，致使?jié)B透系數(shù)逐漸降中氣體分離，形成氣泡堵塞土的孔隙，致使?jié)B透系數(shù)逐漸降低，因此，試驗(yàn)中要求用無(wú)氣水，最好用實(shí)際作用于土中的低，因此，試驗(yàn)中要求用無(wú)氣水，最好用實(shí)際作用于土中的天然水；天然水；GB/T50123-1999規(guī)范規(guī)定采用的純水要脫氣，并規(guī)范規(guī)定采用的純水要脫氣，并規(guī)定水溫高于室溫規(guī)定水溫高于室溫3-4，