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渗 透 试 验 基本知识 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， 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。 操作步骤 操作步骤 操作步骤 操作步骤 操作步骤 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。 变水头试验。 变水头试验 操作步骤 操作步骤 操作步骤 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，最大值和最小值的整数位之差不得大于2，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； 注意事项 变水头法试验中，每次测得的水头h1和h2的差值应大于10cm，对粘粒含量较高或干密度较大的试样，规定h1到h2经过时间不能超过３～４小时，若在此时段内h1和h2的差值过小，规范介绍可改用负压法试验。实际操作中常采取增加上游水头的方法试验; 渗透试验一定要用无气水作试验，否则，试验过程中水中的气泡会在试样内集中，使测得的渗透系数随渗透时间的延长不断减小，产生不允许的试验误差。试验过程中，由于渗透力的作用，使土的干密度发生变化，从而使渗透系数发生变化，因此，渗透试验的时间不能太长，水头差不能太大； 渗透系数与温度有关，结果要换算到标准温度下的 K20。 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 * * 河海大学 岩土工程研究所 Research Institute of Geotechnical Engineering, Hohai University 浸润线 透水层 不透水层 渗流量 渗透变形 土石坝坝基坝身渗流 工程背景 透水层 不透水层 板桩墙 基坑 板桩围护下的基坑渗流 渗流量 渗透变形 工程背景 渗流量 渗流时地下水位 渠道渗流 工程背景 渗流滑坡 工程背景 渗透：在水位差的作用下，水透过土体孔隙的现象。 土的渗透性：土具有被水透过的性能。 土是三相系 多孔介质 孔隙流体 孔隙流体流动 能量差 渗透所引起的问题： 1. 水的问题； 2.土的问题。 达西渗透定律 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：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无粘性土的渗透系数；变水头试验装置用来测定渗透系数k较小的粘性土的渗透系数。特殊设计的变水头试验测定粗粒土渗透系数和常水头试验测定渗透性极小的粘性土渗透系数也很常用。 试验原理 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： 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； 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； 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； 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；