张家港晟泰克智能仪器有限公司 杨熙章 黄兴 邵斌斌 高瑞芹 

一、概述

        所谓土的二维渗透试验是指土在试验时水流方向垂直和水平。*，土的渗透性就是指具有压力水头差的水在土的空隙中渗流性质。研究土的性质具有如下的实践意义。

       1、路基土的疏干基坑由于地下水的渗透，涌水量计算。

       2、饱和软粘土上建筑物随时间的沉降估算。

       3、防水灌溉渠道及水工建筑物的渗流（漏水）。

       4、地面谁的渗流引起边坡土体失稳。

       5、地基处理时孔隙水压力的增长与消散等等。

        由此可知，水在土体中的渗透，对水工构造物，防水渠道，农田水利而言将会造成水量的损失，将会影响工程质量和经济效益，另外，水的渗透将会引起土体内部应力状态和土的基本性质变化，这对于天然地基的强度，稳定，建筑物固结变形以及基础的施工都有非常重要的影响。为此，我们必须对土的渗透性质，水在土中的渗流规律以及对 工程关系需要做很好的研究，从而为建筑的设计和施工提供必须的参数。

        但是，大家知道土的渗透系数不仅与土的颗粒大小，颗粒组成，颗粒级配，土的密度，土的状态而且与土的应力历史，荷重以及土的成因有关。特别是对与层层土而言，由于层理构造影响，研究土的水平向渗透系数尤为重要，而且具有相当实用价值。以下重点介绍了水平渗透试验。

二、基本组成

        1、渗透容器（两套，分别做水平渗透和竖直渗透），水平渗透容器是一个具有水平渗透功能的不锈钢长方体构件和容器底座，上盖及传压活塞，透水石，各种功能的精明阀门等组成。

         2、轴向加荷系统采用气压式加载，其中有滚动隔膜，气缸，活塞，加荷平台，气源（空压机）组成。

         3、轴向加荷自动控制采用精密的调压阀，压力传感器和单片机数字触摸屏控制。

         4、轴向位移由位移传感器及单片机组成的数字传输储存。

         5、渗透压力控制安常水头控制法由液压控制器自动控制，其压力控制由步进电机驱动液压筒，有压力传感器所组成的单片机的自动控制系统进行水头控制和流量的检测。

         6、试验的操作系统由计算机软件和触摸屏控制。

         7、触摸屏用于设定试验参数和实时显示实验数据，并有单片机存储。

三、主要技术指标

         1、土样尺寸：60×60×95（mm）；

         2、渗透面积：36cm²；

         3、渗透距离：6cm；

         4、固结压力：0~800kPa；

         5、渗透压力：0~700kPa；

         6、渗透流量：0~250ml。

四、试验步骤

         1、开启电源待机。

         2、制备土样，用环刀切取原状土或者人工制备扰动土。

         3、环刀刀口向上，置于渗透容器上方，用压土器轻稳的压入容器内同时打开容器底座上 的两通阀门。连接好传压活塞和容器上盖。

         4、将渗透容器置于加荷装置的框架内，撞上反力横梁和位移传感器。

         5、按试验要求施加固结压力，此时关闭试样竖直方向上的两通阀门，打开水平渗透阀门。

         6、施加固结压力采用调压阀和触摸屏数字控制并同时记录轴向位移。

         7、待位移稳定后，启动液压控制器施加渗透压力，渗透压力的大小可按土的性质决定，一般不能大于固结压力。

         8、一般情况下，施加渗透压力可以试土样得到饱和，饱和的程度可通过计算机的实时曲线来判断，如果时间和流量的关系曲线成直线，原则上试样已经饱和。

         9、渗透系数由软件根据实时曲线截取自动生成。

        10、在同一个试样上，可以施加不同的固结压力进行实测渗透系数，这样可以获得固结压力与渗透系数的相关关系。

五、常水头水平向试验渗透系数的计算

          式中，Q为流量ml；L为渗透距离6cm；H为水头高度（渗透压力）kPa（换算成厘米：1kPa=10cm）；A为渗透面积36cm²；t为渗透时间（s）。

六、人工制备砂质粉土试验记录实例                 人工制备粘土试验记录实例

七、整理后试验曲线

砂质粉土：                                粘土：

八、实验结果（某一级荷重条件下的试验结果）

砂质粉土 ：                                 粘土：

九、分析与意见

        1、本试验为人工制备的扰动土的水平向渗透，实验表明，渗透系数随着固结压力增加而变小，这是符合理论与实际的普遍规律，时间和渗透系数并无大的关系。

        2、该仪器设计和研制具有体积小，重量轻，操作方便，自动化程度高的特点，实验结果比较稳定理想，在国内外渗透试验仪器中*列，为国内*。

        3、该仪器的设计思路基本上符合土的结构构造的各向异性的试验目的，有待于结合工程实际多进行不同土性的水平向垂直向的渗透试验，这些实验研究结果将提供给设计与施工单位的有效依据。