土工試驗(yàn)與原理滲透

1、土工試驗(yàn)與原理滲透2022-4-1922015巖土工程試驗(yàn)與測(cè)試技術(shù)室內(nèi)土工試驗(yàn)(滲透)2022-4-193土的滲透試驗(yàn)土的滲透試驗(yàn) 土的滲透性和滲透系數(shù)土的滲透性和滲透系數(shù) 常水頭滲透試驗(yàn)常水頭滲透試驗(yàn) 變水頭滲透試驗(yàn)變水頭滲透試驗(yàn)2022-4-194土的滲透性和滲透系數(shù)土的滲透性和滲透系數(shù)浸潤線浸潤線流線流線等勢(shì)線等勢(shì)線下游下游上游上游土壩蓄水后水透土壩蓄水后水透過壩身流向下游過壩身流向下游堤壩堤壩工程工程v滲透的工程背景滲透的工程背景土的滲透性土的滲透性: :在工程地質(zhì)中，土能讓水等流體通過的性質(zhì)定在工程地質(zhì)中，土能讓水等流體通過的性質(zhì)定義為土的滲透性。義為土的滲透性。 滲透滲透: :在

2、水頭差作用下，土體中的自由水通過土體孔隙通道在水頭差作用下，土體中的自由水通過土體孔隙通道流動(dòng)的特性，定義為土中水的滲流。流動(dòng)的特性，定義為土中水的滲流。 v滲透的定義滲透的定義2022-4-195 上圖是水利工程中的閘基，在上游水位壓力差的作用下，上圖是水利工程中的閘基，在上游水位壓力差的作用下，水將從上游河底進(jìn)入閘基地基，沿地基土中的孔隙滲向下游，水將從上游河底進(jìn)入閘基地基，沿地基土中的孔隙滲向下游，再從下游河床逸出。再從下游河床逸出。閘基閘基2022-4-196 上圖為軟土地基深基坑施工時(shí)常用的防滲、護(hù)壁圍上圖為軟土地基深基坑施工時(shí)常用的防滲、護(hù)壁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在開挖基坑的過程中，通常是基坑

3、外土層中的護(hù)結(jié)構(gòu)，在開挖基坑的過程中，通常是基坑外土層中的地下水位高于基坑內(nèi)水位而形成水頭差，地下水將通過地下水位高于基坑內(nèi)水位而形成水頭差，地下水將通過坑外土層繞過板樁滲入坑內(nèi)?？油馔翆永@過板樁滲入坑內(nèi)?；踊庸こ坦こ讨ёo(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)結(jié)構(gòu)2022-4-197式中式中 I=H/l=(H1- -H2)/l，稱為水力梯度，也稱水力坡降；，稱為水力梯度，也稱水力坡降； k為滲透系數(shù)為滲透系數(shù), 其值等于梯度為其值等于梯度為1時(shí)水的滲透速度，時(shí)水的滲透速度，m/s 。 上式所表示的關(guān)系稱為達(dá)西定律，它是滲透的基本定律。上式所表示的關(guān)系稱為達(dá)西定律，它是滲透的基本定律。 達(dá)西達(dá)西(1855年年)分析了大量

4、實(shí)驗(yàn)資分析了大量實(shí)驗(yàn)資料，發(fā)現(xiàn)土中單位時(shí)間滲透的滲流料，發(fā)現(xiàn)土中單位時(shí)間滲透的滲流量量q與圓筒斷面積與圓筒斷面積F及水頭損失及水頭損失H成正比，與斷面間距成正比，與斷面間距l(xiāng)成反比，即成反比，即或或土的滲透定律土的滲透定律knvkvlHI0表示單位流徑的水頭（即水頭壓力）損失表示單位流徑的水頭（即水頭壓力）損失水力梯度水力梯度v達(dá)西（）滲透定律達(dá)西（）滲透定律kIFlHkFqtQkIFqv2022-4-198土的滲透系數(shù)土的滲透系數(shù)滲透系數(shù)滲透系數(shù)k是綜合反映土體滲透能力的一個(gè)是綜合反映土體滲透能力的一個(gè)指標(biāo)，其數(shù)值的正確確定對(duì)于滲透計(jì)算有指標(biāo)，其數(shù)值的正確確定對(duì)于滲透計(jì)算有著非常重要的意義著

5、非常重要的意義滲透系數(shù)可以通過常水頭或變水頭滲透試滲透系數(shù)可以通過常水頭或變水頭滲透試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。 2022-4-199滲透試驗(yàn)方法滲透試驗(yàn)方法 滲透試驗(yàn)可分為常水頭滲透試驗(yàn)和變水頭滲透試驗(yàn)滲透試驗(yàn)可分為常水頭滲透試驗(yàn)和變水頭滲透試驗(yàn)兩種方法。兩種方法。 土的滲透系數(shù)變化范圍很大，可從土的滲透系數(shù)變化范圍很大，可從 10-1cm/s 變化到變化到10-8cm/s，因此，土的滲透系數(shù)的測(cè)定應(yīng)根據(jù)不同，因此，土的滲透系數(shù)的測(cè)定應(yīng)根據(jù)不同的土質(zhì)情況，分別采用不同的試驗(yàn)方法。的土質(zhì)情況，分別采用不同的試驗(yàn)方法。 常水頭滲透試驗(yàn)適用于粗粒土滲透系數(shù)的測(cè)定，而常水頭滲透試驗(yàn)適用于粗粒土滲透系數(shù)

6、的測(cè)定，而變水頭滲透試驗(yàn)則適用于細(xì)粒土滲透系數(shù)的測(cè)定。變水頭滲透試驗(yàn)則適用于細(xì)粒土滲透系數(shù)的測(cè)定。 對(duì)于粘性土，滲透系數(shù)一般很小，在水頭差不大的對(duì)于粘性土，滲透系數(shù)一般很小，在水頭差不大的情況下，通過土樣的滲流十分緩慢且歷時(shí)很長，可情況下，通過土樣的滲流十分緩慢且歷時(shí)很長，可采用增加滲透壓力的加荷滲透法測(cè)定土的滲透系數(shù)，采用增加滲透壓力的加荷滲透法測(cè)定土的滲透系數(shù)，從而可以加快試驗(yàn)過程。從而可以加快試驗(yàn)過程。 2022-4-1910滲透試驗(yàn)方法滲透試驗(yàn)方法2022-4-1911 常水頭滲透試驗(yàn)常水頭滲透試驗(yàn)常水頭滲透試驗(yàn)是指通過土樣的滲流在一定的水常水頭滲透試驗(yàn)是指通過土樣的滲流在一定的水頭差

7、影響下進(jìn)行的。頭差影響下進(jìn)行的。1 1儀器設(shè)備儀器設(shè)備w (1)常水頭滲透裝置。常水頭滲透裝置。70型滲透儀型滲透儀(基姆式滲透儀基姆式滲透儀)，見圖見圖6-7，包括：，包括：有底金屬圓筒有底金屬圓筒(高高40cm，直徑，直徑10cm)；金屬網(wǎng)格金屬網(wǎng)格(放在距筒底放在距筒底510cm處處)；測(cè)壓孔三個(gè)，其中心距為測(cè)壓孔三個(gè)，其中心距為10cm，與筒壁連接，與筒壁連接處裝有篩布；處裝有篩布；玻璃測(cè)壓管玻璃測(cè)壓管(玻璃管內(nèi)徑左右，用橡皮管和測(cè)玻璃管內(nèi)徑左右，用橡皮管和測(cè)壓孔相連接，固定于一直立木板上，旁有毫米尺，壓孔相連接，固定于一直立木板上，旁有毫米尺，作測(cè)記水頭之用，三管的零點(diǎn)應(yīng)齊平作測(cè)記水

8、頭之用，三管的零點(diǎn)應(yīng)齊平)。2022-4-191270型滲透儀型滲透儀(基姆式滲透儀基姆式滲透儀)測(cè)壓孔測(cè)壓孔測(cè)壓孔測(cè)壓孔測(cè)壓孔測(cè)壓孔測(cè)壓管測(cè)壓管金屬圓筒金屬圓筒溢水孔溢水孔滲水孔滲水孔擊棒擊棒2022-4-1913w (2)容積容積5000mL的供水瓶；的供水瓶；w (3)容量容量500mL的量杯；的量杯；w (4)刻度刻度050，精度，精度0.5的溫度計(jì)；的溫度計(jì)；w (5)秒表；秒表；w (6)木制或金屬制的擊棒；木制或金屬制的擊棒；w (7)其他，如橡皮管、管夾、支架等。其他，如橡皮管、管夾、支架等。2022-4-19142 2操作步驟操作步驟w (1)將儀器按圖裝置將儀器按圖裝置好后

9、，將調(diào)節(jié)管好后，將調(diào)節(jié)管7與與供水管供水管9連通，使水連通，使水流入儀器底部，直流入儀器底部，直至與網(wǎng)格頂面齊為至與網(wǎng)格頂面齊為止，然后關(guān)夾管止，然后關(guān)夾管10。將管將管7和管和管9連通連通金屬網(wǎng)格金屬網(wǎng)格金屬孔板金屬孔板2022-4-1915w (2)稱取具有代表性的風(fēng)干試樣稱取具有代表性的風(fēng)干試樣34kg，準(zhǔn)確至，準(zhǔn)確至1g；并測(cè)定試樣的風(fēng)干含水率。；并測(cè)定試樣的風(fēng)干含水率。 將風(fēng)干試樣分層裝入金屬圓筒的網(wǎng)格上，每將風(fēng)干試樣分層裝入金屬圓筒的網(wǎng)格上，每層厚層厚23cm，用擊棒輕輕搗實(shí)，并使其達(dá)到一，用擊棒輕輕搗實(shí)，并使其達(dá)到一定厚度，以控制其孔隙比。定厚度，以控制其孔隙比。 若砂樣中粘土顆

10、粒較多，裝試樣前應(yīng)在網(wǎng)格若砂樣中粘土顆粒較多，裝試樣前應(yīng)在網(wǎng)格上加鋪厚約上加鋪厚約2cm的粗砂，作為緩沖層，以防細(xì)的粗砂，作為緩沖層，以防細(xì)顆粒被水沖走。顆粒被水沖走。 2022-4-1916w (3)每層試樣裝好后，緩緩開每層試樣裝好后，緩緩開啟管夾啟管夾10，使水由儀器底部，使水由儀器底部向上滲入，并使試樣逐漸飽向上滲入，并使試樣逐漸飽和，水流須緩慢，以免沖動(dòng)和，水流須緩慢，以免沖動(dòng)土樣，且水面不得高出砂面，土樣，且水面不得高出砂面，待試樣飽和后，關(guān)上管夾待試樣飽和后，關(guān)上管夾10。同時(shí)注意測(cè)壓管中水面情況同時(shí)注意測(cè)壓管中水面情況及管子彎曲部分有無氣泡。及管子彎曲部分有無氣泡。 在管子彎曲

11、部分如有氣泡，在管子彎曲部分如有氣泡，須擠壓連接測(cè)壓孔及測(cè)壓管須擠壓連接測(cè)壓孔及測(cè)壓管的橡皮管，并用橡皮吸球在的橡皮管，并用橡皮吸球在測(cè)壓管上部連接抽吸，以除測(cè)壓管上部連接抽吸，以除去管中空氣。去管中空氣。 將管將管7和管和管9連通連通2022-4-1917w (4)繼續(xù)分層裝試樣并飽和，繼續(xù)分層裝試樣并飽和，直至試樣表面較上測(cè)壓孔直至試樣表面較上測(cè)壓孔高出高出34cm為止，同時(shí)檢查為止，同時(shí)檢查三根測(cè)壓管的水頭是否齊三根測(cè)壓管的水頭是否齊平。量測(cè)試樣面至筒頂?shù)钠?。量測(cè)試樣面至筒頂?shù)氖Ｓ喔叨?，并與網(wǎng)格剩余高度，并與網(wǎng)格(或緩或緩沖層頂面沖層頂面)至筒頂?shù)母叨认嘀镣岔數(shù)母叨认鄿p，可得試樣高度減，

12、可得試樣高度h。稱剩。稱剩余試樣的質(zhì)量，準(zhǔn)確至，余試樣的質(zhì)量，準(zhǔn)確至，計(jì)算所裝試樣總質(zhì)量，并計(jì)算所裝試樣總質(zhì)量，并在試樣上部填厚約在試樣上部填厚約2cm礫石礫石層，放水至水面高出礫石層，放水至水面高出礫石面面23cm時(shí)關(guān)上管夾時(shí)關(guān)上管夾10。 將管將管7和管和管9連通連通礫石層礫石層2022-4-1918w (5)將調(diào)節(jié)管將調(diào)節(jié)管7在支架上移在支架上移動(dòng)，使其管口高于溢水動(dòng)，使其管口高于溢水孔孔5。關(guān)管夾。關(guān)管夾10，并將供，并將供水管水管9與調(diào)節(jié)管與調(diào)節(jié)管7分開，分開，置于圓筒上部。開管夾置于圓筒上部。開管夾10，使水由頂部注入儀，使水由頂部注入儀器，至水面與溢水孔器，至水面與溢水孔5齊齊平

13、為止。多余的水則由平為止。多余的水則由溢水孔溢出，以保持水溢水孔溢出，以保持水頭恒定。頭恒定。w (6)檢查測(cè)壓管水頭是否檢查測(cè)壓管水頭是否齊平，如不齊平，即表齊平，如不齊平，即表示儀器漏水或集氣現(xiàn)象，示儀器漏水或集氣現(xiàn)象，應(yīng)即檢查校正。應(yīng)即檢查校正。將管將管7和管和管9分開分開測(cè)壓管測(cè)壓管水頭初水頭初始時(shí)應(yīng)始時(shí)應(yīng)齊平。齊平。溢水孔溢水孔2022-4-1919w (7)測(cè)壓管及管路校正無測(cè)壓管及管路校正無誤后，即可開始進(jìn)行試誤后，即可開始進(jìn)行試驗(yàn)。降低調(diào)節(jié)管驗(yàn)。降低調(diào)節(jié)管7的管口，的管口，使其位于試樣上部使其位于試樣上部1/3高高度處，使儀器中產(chǎn)生水度處，使儀器中產(chǎn)生水頭差，使水滲過試樣，頭差

14、，使水滲過試樣，經(jīng)調(diào)節(jié)管流出，此時(shí)圓經(jīng)調(diào)節(jié)管流出，此時(shí)圓筒中水面保持不變。筒中水面保持不變。w (8)當(dāng)測(cè)壓管水頭穩(wěn)定后，當(dāng)測(cè)壓管水頭穩(wěn)定后，測(cè)定測(cè)壓管水頭，并計(jì)測(cè)定測(cè)壓管水頭，并計(jì)算測(cè)壓管算測(cè)壓管、間的水間的水頭差及測(cè)壓管頭差及測(cè)壓管、間間的水頭差。的水頭差。 測(cè)壓管測(cè)壓管將調(diào)節(jié)管將調(diào)節(jié)管7的管口置于的管口置于試樣上部試樣上部1/3高度處。高度處。圓筒中水面圓筒中水面保持不變。保持不變。2022-4-1920w (9)開動(dòng)秒表，同時(shí)用量開動(dòng)秒表，同時(shí)用量筒接取調(diào)節(jié)管筒接取調(diào)節(jié)管7經(jīng)一定時(shí)經(jīng)一定時(shí)間的滲透水量，并重復(fù)間的滲透水量，并重復(fù)一次。注意調(diào)節(jié)管一次。注意調(diào)節(jié)管7的管的管口不可沒入水中。

15、口不可沒入水中。w (10)測(cè)記進(jìn)水與出水處測(cè)記進(jìn)水與出水處的水溫，取其平均值。的水溫，取其平均值。w (11)降低調(diào)節(jié)管降低調(diào)節(jié)管7管口至管口至試樣中部及下部試樣中部及下部1/3高度高度處，以改變水力坡度，處，以改變水力坡度，按步驟按步驟(7)(10)重復(fù)進(jìn)行重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)。 測(cè)壓管測(cè)壓管降低調(diào)節(jié)管降低調(diào)節(jié)管7的管口至試樣的管口至試樣中部及下部中部及下部1/3高度處。高度處。量杯量杯2022-4-19213.3.成果整理成果整理(1)按式按式(3-8)式式(3-10)計(jì)算試樣的干密度及孔隙比：計(jì)算試樣的干密度及孔隙比： (3-8) (3-9) (3-10)wmmd01. 01Ahmdd1

16、dwsGe2022-4-1922 3.3.成果整理成果整理(2)按式按式(3-11)計(jì)算常水頭滲透系數(shù)：計(jì)算常水頭滲透系數(shù)： (3-11)(3)按式按式(3-12)計(jì)算水溫為計(jì)算水溫為20時(shí)的滲透系數(shù)：時(shí)的滲透系數(shù)： (3-12)HtAQLkAtLHkiAtkqtQTTT2020TTkk2022-4-1923 3.3.成果整理成果整理(4)在計(jì)算所得到的滲透系數(shù)中，取在計(jì)算所得到的滲透系數(shù)中，取34個(gè)在允許差個(gè)在允許差值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并求其平均值，作為試樣在該孔值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，并求其平均值，作為試樣在該孔隙比隙比e下的滲透系數(shù)，滲透系數(shù)的允許差值不大于下的滲透系數(shù)，滲透系數(shù)的允許差值不大于21

17、0-nm/s。(5)當(dāng)進(jìn)行不同孔隙比下的滲透試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)以孔隙當(dāng)進(jìn)行不同孔隙比下的滲透試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)以孔隙比為縱坐標(biāo)，滲透系數(shù)的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比為縱坐標(biāo)，滲透系數(shù)的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)，繪制孔隙比與滲透系數(shù)的關(guān)系曲線。比與滲透系數(shù)的關(guān)系曲線。2022-4-19244 4常水頭滲透試驗(yàn)記錄常水頭滲透試驗(yàn)記錄L)8(0.20.410.430.20.430.4520.0100.2,cm10LtLHAQHtAQLkT cm/s0135. 051820. 05 .78110HtAQLkTcm/s0159. 0176. 10135. 02020TTkk2022-4-1925 變水頭滲透試驗(yàn)變水頭滲透試驗(yàn) 變水頭

18、滲透試驗(yàn)是指通過土樣的滲流在變化的水變水頭滲透試驗(yàn)是指通過土樣的滲流在變化的水頭壓力影響下進(jìn)行的。頭壓力影響下進(jìn)行的。1.南南55型試驗(yàn)法型試驗(yàn)法 (1)(1)儀器設(shè)備儀器設(shè)備w 南南55型試驗(yàn)裝置，見圖型試驗(yàn)裝置，見圖3-7；w 滲透容器滲透容器(見圖見圖3-8)，由環(huán)刀、透水石、套環(huán)、，由環(huán)刀、透水石、套環(huán)、上蓋和下蓋組成，環(huán)刀內(nèi)徑，高上蓋和下蓋組成，環(huán)刀內(nèi)徑，高40mm，透水石，透水石的滲透系數(shù)應(yīng)大于的滲透系數(shù)應(yīng)大于10-3cm/s；2022-4-19265(1)2022-4-1927南南55型試驗(yàn)裝置型試驗(yàn)裝置2022-4-1928w 變水頭裝置，由變水頭管、供水瓶、進(jìn)水管等變水頭裝置

19、，由變水頭管、供水瓶、進(jìn)水管等組成，變水頭管的內(nèi)徑應(yīng)均勻，管徑不大于組成，變水頭管的內(nèi)徑應(yīng)均勻，管徑不大于1cm，管外壁有最小分度為的刻度，長度為管外壁有最小分度為的刻度，長度為2m左右。左右。w 容量容量100mL、分度值、分度值1mL的量筒；的量筒；w 其他，如修土刀、秒表、溫度計(jì)、薄鐵片、橡其他，如修土刀、秒表、溫度計(jì)、薄鐵片、橡皮墊圈等。皮墊圈等。2022-4-1929(2)(2)操作步驟操作步驟w 將環(huán)刀垂直切入土樣，平整土樣兩面，整平時(shí)將環(huán)刀垂直切入土樣，平整土樣兩面，整平時(shí)不得用刀往復(fù)涂抹，以免閉塞空隙。不得用刀往復(fù)涂抹，以免閉塞空隙。w 將裝有試樣的環(huán)刀裝入滲透容器，用螺母旋緊

20、，將裝有試樣的環(huán)刀裝入滲透容器，用螺母旋緊，要求密封至不漏水不漏氣。對(duì)不易透水的試樣，要求密封至不漏水不漏氣。對(duì)不易透水的試樣，需進(jìn)行抽氣飽和；對(duì)飽和試樣和較易透水的試樣，需進(jìn)行抽氣飽和；對(duì)飽和試樣和較易透水的試樣，可直接用變水頭裝置的水頭進(jìn)行試樣飽和。可直接用變水頭裝置的水頭進(jìn)行試樣飽和。2022-4-1930(2)(2)操作步驟操作步驟w 將位于滲透容器下將位于滲透容器下蓋的進(jìn)水口與變水頭蓋的進(jìn)水口與變水頭裝置中的進(jìn)水管連接，裝置中的進(jìn)水管連接，開管夾開管夾5(2)和和5(3)，使，使供水瓶與變水頭管相供水瓶與變水頭管相通。通。w 開進(jìn)水管開進(jìn)水管5(1)及排氣及排氣管夾管夾6，使水流入滲

21、透，使水流入滲透儀，當(dāng)排氣管流出的儀，當(dāng)排氣管流出的水不帶氣泡時(shí)，關(guān)排水不帶氣泡時(shí)，關(guān)排氣管管夾氣管管夾6，使水由下，使水由下而上地飽和試樣。而上地飽和試樣。5(1)排氣水管排氣水管進(jìn)水管夾進(jìn)水管夾進(jìn)水管夾進(jìn)水管夾2022-4-1931w 開位于滲透容器上開位于滲透容器上蓋的出水管管夾蓋的出水管管夾7，當(dāng)，當(dāng)出水管有水流出時(shí)，出水管有水流出時(shí)，即認(rèn)為試樣已達(dá)飽和。即認(rèn)為試樣已達(dá)飽和。w 當(dāng)變水頭管的水頭當(dāng)變水頭管的水頭距試樣面有一定高度距試樣面有一定高度時(shí)，立即關(guān)管夾時(shí)，立即關(guān)管夾5(3)，隨即開動(dòng)秒表，記錄隨即開動(dòng)秒表，記錄水頭水頭h1及時(shí)間及時(shí)間t1，經(jīng)過，經(jīng)過時(shí)間時(shí)間t后，再測(cè)記水頭后，

22、再測(cè)記水頭h2及時(shí)間及時(shí)間t2，并測(cè)記出，并測(cè)記出水口的水溫，如此再水口的水溫，如此再經(jīng)過相等的時(shí)間，重經(jīng)過相等的時(shí)間，重復(fù)測(cè)記一次。復(fù)測(cè)記一次。5(1)出水管出水管變水頭管變水頭管2022-4-1932w 將變水頭管中的水位變換高度，待水位穩(wěn)定后將變水頭管中的水位變換高度，待水位穩(wěn)定后再測(cè)記水頭和時(shí)間，重復(fù)試驗(yàn)再測(cè)記水頭和時(shí)間，重復(fù)試驗(yàn)56次。當(dāng)不同開次。當(dāng)不同開始水頭下測(cè)定的滲透系數(shù)在允許差值范圍內(nèi)時(shí)始水頭下測(cè)定的滲透系數(shù)在允許差值范圍內(nèi)時(shí)(不大于不大于210-ncm/s)，結(jié)束試驗(yàn)。，結(jié)束試驗(yàn)。2022-4-1933 變水頭滲透變水頭滲透系數(shù)計(jì)算公式系數(shù)計(jì)算公式l 變水頭滲透試驗(yàn)裝置示意

23、圖變水頭滲透試驗(yàn)裝置示意圖如圖如圖3-4所示。在試驗(yàn)筒內(nèi)裝所示。在試驗(yàn)筒內(nèi)裝置土樣，土樣的截面積為置土樣，土樣的截面積為A，高度為高度為l。試驗(yàn)筒上設(shè)置儲(chǔ)水。試驗(yàn)筒上設(shè)置儲(chǔ)水管，儲(chǔ)水管截面積為管，儲(chǔ)水管截面積為a，在試，在試驗(yàn)過程中儲(chǔ)水管的水頭不斷驗(yàn)過程中儲(chǔ)水管的水頭不斷減小。若試驗(yàn)開始時(shí)，儲(chǔ)水減小。若試驗(yàn)開始時(shí)，儲(chǔ)水管水頭為管水頭為h1，經(jīng)過時(shí)間，經(jīng)過時(shí)間t后降后降為為h2。令在時(shí)間。令在時(shí)間dt內(nèi)水頭降低內(nèi)水頭降低了了-dh，則在，則在dt時(shí)間內(nèi)通過時(shí)間內(nèi)通過土土樣的流量為：樣的流量為：2022-4-1934dhadQAdtlhkkiAdtqdtdQAdtlhkadh talkAhh21l

24、n 又從達(dá)西定律知：又從達(dá)西定律知：dt時(shí)間內(nèi)通過土樣的流量為時(shí)間內(nèi)通過土樣的流量為：則有則有積分后得積分后得2121lg3 . 2lnhhAtalhhAtalk由此求得土樣的變水頭滲透系由此求得土樣的變水頭滲透系數(shù)數(shù)k計(jì)算公式：計(jì)算公式：2022-4-1935(3)成果整理成果整理w 按式按式(3-13)計(jì)算變水頭滲透系數(shù)：計(jì)算變水頭滲透系數(shù)： (3-13) w 按式按式(3-12)計(jì)算溫度為計(jì)算溫度為20時(shí)的滲透系數(shù)：時(shí)的滲透系數(shù)： (3-12) 2112lg)(3 . 2hhttAaLkT2020TTkk2022-4-1936(4)變水頭滲透試驗(yàn)記錄變水頭滲透試驗(yàn)記錄3121015. 1

25、60304224. 03 . 2)(3 . 2ttAaL1072. 0125160lglg21hhcm/s1023. 11072. 01015. 1lg)(3 . 2432112hhttAaLkTcm/s1065. 11023. 1134. 1442020TTkk2022-4-19372 2加荷式滲透法加荷式滲透法加荷滲透法是指土樣先在固結(jié)壓力作用下進(jìn)行固加荷滲透法是指土樣先在固結(jié)壓力作用下進(jìn)行固結(jié)，待土樣固結(jié)穩(wěn)定后再施加滲透壓力的滲透試結(jié)，待土樣固結(jié)穩(wěn)定后再施加滲透壓力的滲透試驗(yàn)方法，固結(jié)壓力可按土體的自重應(yīng)力或附加應(yīng)驗(yàn)方法，固結(jié)壓力可按土體的自重應(yīng)力或附加應(yīng)力施加。力施加。加荷滲透法可在不

26、同的固結(jié)壓力下測(cè)定土的滲透加荷滲透法可在不同的固結(jié)壓力下測(cè)定土的滲透系數(shù)，也可在不同的孔隙比下測(cè)定土的滲透系數(shù)。系數(shù)，也可在不同的孔隙比下測(cè)定土的滲透系數(shù)。2022-4-19382 2加荷式滲透法加荷式滲透法滲透壓力則根據(jù)土的滲透性能，即通過土樣滲流滲透壓力則根據(jù)土的滲透性能，即通過土樣滲流的快慢來確定，如高塑性粘土的滲透系數(shù)很小，的快慢來確定，如高塑性粘土的滲透系數(shù)很小，在水頭差不大的情況下，其滲流十分緩慢或歷時(shí)在水頭差不大的情況下，其滲流十分緩慢或歷時(shí)很長，但只要提高滲透壓力，即提高水頭差后，很長，但只要提高滲透壓力，即提高水頭差后，滲流就會(huì)加快。滲流就會(huì)加快。加荷滲透法在滲透試驗(yàn)過程中還

27、可以測(cè)定土的起加荷滲透法在滲透試驗(yàn)過程中還可以測(cè)定土的起始水力坡降始水力坡降(即起始水頭梯度即起始水頭梯度)和水平向滲透系數(shù)。和水平向滲透系數(shù)。2022-4-1939(1)(1)儀器設(shè)備儀器設(shè)備w 氣壓式滲壓儀，試樣面積氣壓式滲壓儀，試樣面積30cm2，高度，高度2cm或或4cm，最大固結(jié)壓力達(dá)，最大固結(jié)壓力達(dá)1200kPa，最大滲透壓力，最大滲透壓力可達(dá)可達(dá)200kPa，即水頭差可達(dá)，即水頭差可達(dá)20cm；w 空氣壓縮機(jī)；空氣壓縮機(jī)；w 真空抽氣機(jī)、真空抽氣缸、土樣飽和器；真空抽氣機(jī)、真空抽氣缸、土樣飽和器；w 吸球、秒表、切土器、鋼絲鋸、切土刀等。吸球、秒表、切土器、鋼絲鋸、切土刀等。20

28、22-4-1940STYQ1-3型滲壓儀型滲壓儀 2022-4-1941(2)(2)操作步驟操作步驟w 用切土環(huán)刀切取代表性的原狀土或人工制備的用切土環(huán)刀切取代表性的原狀土或人工制備的擾動(dòng)土，切土?xí)r應(yīng)邊壓邊削，最好放在切土器上擾動(dòng)土，切土?xí)r應(yīng)邊壓邊削，最好放在切土器上進(jìn)行。進(jìn)行。w 需要飽和的土樣，先將環(huán)刀置于飽和器內(nèi)并放需要飽和的土樣，先將環(huán)刀置于飽和器內(nèi)并放入真空抽氣缸，在真空抽氣機(jī)工作下使土樣飽和。入真空抽氣缸，在真空抽氣機(jī)工作下使土樣飽和。w 將滲壓儀的滲壓容器與滲流管路和滲流計(jì)量管將滲壓儀的滲壓容器與滲流管路和滲流計(jì)量管連通，在預(yù)先設(shè)定的水頭差下，讓計(jì)量管的水流連通，在預(yù)先設(shè)定的水頭

29、差下，讓計(jì)量管的水流入滲壓容器，使其整個(gè)管路及滲壓容器內(nèi)透水石入滲壓容器，使其整個(gè)管路及滲壓容器內(nèi)透水石得到充分排氣飽和，然后關(guān)閉閥門得到充分排氣飽和，然后關(guān)閉閥門(見圖見圖6-10)。 2022-4-1942圖圖6-10 滲壓儀原理示意圖滲壓儀原理示意圖 計(jì)量管計(jì)量管滲壓容器滲壓容器溢水孔溢水孔三通閥門三通閥門進(jìn)氣孔進(jìn)氣孔pqQH1H22022-4-1943(2)(2)操作步驟操作步驟w 將裝有飽和試樣的環(huán)刀，刀口向上裝入滲壓容將裝有飽和試樣的環(huán)刀，刀口向上裝入滲壓容器內(nèi)，注意在裝入容器之前，土樣兩端應(yīng)先貼上器內(nèi)，注意在裝入容器之前，土樣兩端應(yīng)先貼上濾紙。濾紙。w 分別在環(huán)刀外面套上分別在環(huán)

30、刀外面套上“O”型止水圈，放上定型止水圈，放上定向墊片，再旋上壓緊螺絲，最后用專門扳手?jǐn)Q緊向墊片，再旋上壓緊螺絲，最后用專門扳手?jǐn)Q緊壓緊螺絲，以避免環(huán)刀與容器底座間滲漏，同時(shí)壓緊螺絲，以避免環(huán)刀與容器底座間滲漏，同時(shí)在試樣上端裝上透水石和傳壓活塞。在試樣上端裝上透水石和傳壓活塞。w 安裝量測(cè)試樣豎向固結(jié)位移的百分表，并測(cè)記安裝量測(cè)試樣豎向固結(jié)位移的百分表，并測(cè)記百分表起始讀數(shù)。百分表起始讀數(shù)。w 根據(jù)試驗(yàn)要求施加預(yù)定的固結(jié)壓力，固結(jié)壓力根據(jù)試驗(yàn)要求施加預(yù)定的固結(jié)壓力，固結(jié)壓力由調(diào)壓閥施加。由調(diào)壓閥施加。2022-4-1944(2)(2)操作步驟操作步驟w 在試樣固結(jié)過程中，可根據(jù)需要測(cè)讀時(shí)間與

31、變?cè)谠嚇庸探Y(jié)過程中，可根據(jù)需要測(cè)讀時(shí)間與變形的關(guān)系，測(cè)讀時(shí)間可按形的關(guān)系，測(cè)讀時(shí)間可按5秒、秒、15秒、秒、30秒、秒、1分、分、2分分15秒、秒、4分、分、6分分15秒、秒、9分、分、，以，以 分的增分的增量測(cè)讀變形，約在量測(cè)讀變形，約在100分左右即可停止，待試樣分左右即可停止，待試樣固結(jié)穩(wěn)定后再進(jìn)行滲透試驗(yàn)。固結(jié)穩(wěn)定后再進(jìn)行滲透試驗(yàn)。w 記下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的變形讀數(shù)，施加記下試樣固結(jié)穩(wěn)定后的變形讀數(shù)，施加10kPa氣壓力為滲透壓力，然后打開滲流閥門，觀察其氣壓力為滲透壓力，然后打開滲流閥門，觀察其是否滲流。如果產(chǎn)生滲流，當(dāng)即記下計(jì)量管的起是否滲流。如果產(chǎn)生滲流，當(dāng)即記下計(jì)量管的起始水頭讀數(shù)，同時(shí)開動(dòng)停表，當(dāng)水頭下降至某一始水頭讀數(shù)，同時(shí)開動(dòng)停表，當(dāng)水頭下降至某一讀