技术文章

15 渗透试验
15.1 常水头渗透试验（T0129-93）
15.1.1 目的和适用范围
15.1.1.1 本试验方法适用于砂类土和含水量砾石的无凝聚性土。
15.1.1.2 试验用水应采用实际作用于土的天然水。如有困难，允许用蒸馏水或一般经过滤的清水，但试验前必须用抽气
法或煮沸法脱气。试验时水温宜高于试验室温度3--4 摄氏度。
15.1.2 仪器设备
15.1.2.1 常水头渗透仪（70 型渗透仪）：如图15.1.2，其中有封底圆筒高40 厘米，内径10 厘米，与筒边连接处有铜丝布；
玻璃测压管内径为0.6cm，用橡皮管与测压孔相连。
15.1.2.2 其它：木锤、秒表、天平等。
15.1.3 试验步骤
15.1.3.1 按图15.1.2 将仪器装好，接通调节管
，用木锤轻轻击实到一定厚度，以控制孔隙比。如土样含粘粒比较多，应在金属孔板上加铺约2 厘米厚的粗砂作为缓冲
层，以防细粒被水冲走。
15.1.3.4 每层试样装好后，慢慢开户止水夹，水由筒底向上渗入，使试样逐渐饱和。水面不得高出试样顶面。当水与试
样顶面齐平时，关闭止水夹。饱和时水流不可太急，以免冲动试样。
15.1.3.5 如此分层装入试样、饱和，至高出测压孔3--4 厘米为止，量出试样顶面至筒顶高度，计算试样高度，称剩余土
质量，准确至0.1g，计算装入试样总质量。在试样上面铺1--2 厘米砾石作缓冲层，放水，至水面高出砾石层2 厘米左右
时，关闭止水夹。
15.1.3.6 将供水管和调节管分开，将供水管置入圆筒内，开启止水夹，使水由圆筒上部注入，至水面与溢水孔齐平为止。
15.1.3.7 静置数分钟，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平，如不齐平，说明仪器有集气或漏气，需挤测压管上的橡皮
管，或用吸球在测压管上部将集气吸出，调至水位齐平主止。
15.1.3.8 调节管的管口位置，水即渗过试样，经调节管流出。此时调节止水夹，使进入筒内的水量多于渗出水量，溢水
孔始终有余水流出，以保持筒中水面不变。
15.1.3.9 测压管水位稳定后，测记水位，计算水位差。
15.1.3.10 开动秒表，同时用量筒摘取一定时间的渗透水量，并重复一次，接水时，调节管出水口不浸入水中。
15.1.3.11 测记进水和出水处水温，取其平均值。
15.1.3.12 降低调节管管口至试样中部及下部1/3，高度处，改变水力坡降H/L，重复15.1.3.8 至15.1.3.11 步骤进行测定。
15.1.4 常水头渗透仪结果整理
15.1.4.1 按下式计算干密度及孔隙比：
ρd=ms/Ah
e=Gs/ρd-1
式中：ms=m/1+ωh,试样干质量，克；
m--风干试样总质量，克；
ωh--风干含水量，%；
ρd--干密度，克/立方厘米；
A--试样断面积，平方厘米；
h--试样高度，厘米；
e--试样孔隙比；
Gs--土粒比重。
15.1.4.2 按下式计算渗透系数：
KT=QL/AHt
式中：KT--水温T 摄氏度时试样渗透系数，厘米/秒；
Q--时间t 内的渗透水量，立方厘米；
L--两测压孔中心之间的试样高度（等于测压孔中心间距：L=100 厘米）；
H--平均水位差，H=（H1+H2）/2，厘米；
t--时间，秒。
15.1.4.3 标准温度下的渗透系数按下式计算：
K20=KT*ηT/η20
式中：K20--标准水温（20 摄氏度）时试样的渗透系数，厘米/秒；
ηT--T 摄氏时水的动力粘滞系数，kPa,s;
η20--20 摄氏度水的动力粘滞系数，kPa,s;
ηT/η20--粘滞系数比，见表15.1.4-1。
水的动力粘滞系数η、粘滞系数比ηT/η20 表15.1.4-1
温度动力粘滞系数η（10-6）kPa.s ηT/η20 温度动力粘滞系数η（10-6）kPa.s ηT/η20
15.2 变水头渗透试验（T0130-93）
15.2.1 目的和适用范围
本试验方法适用于粘质土。本试验采用的蒸馏水，应在试验前用抽气法或煮沸法进行脱气。试验时的水温，宜高于室温
3--4 摄氏度。
15.2.2 仪器设备
欠图
1-上盖 2-透水石 3-橡皮圈 4-环刀 5-盛土筒 6-橡皮圈 7-透水石 8-排气孔 9-下盖 10-固定螺杆 11-出水孔 9-下盖 10-
固定螺杆 11-出水孔 12-试样 13-进水孔
15.2.2.1 渗透容器：见图15.2.2-1。
15.2.2.2 变水头装置（南55 型渗透仪）：变水头管内径均匀，且不大于1 厘米，管外应有精度1 毫米的刻度，如图15.2.2
-2。
15.2.2.3 负压装置，或用抽气机，如图15.2.2-3。
欠图
1-接水源 2-供水瓶（容积5000 毫升） 3-温度计 4-滤水器 5-测压管 6-渗透容器 7-真空压力表 8-量筒（容积50 毫升） 9-负
压控制阀 10-接负压装置（或抽气机） 11-接渗透容器 12-贮水瓶（容积1000--5000 毫升） 13-螺旋止水阀 4-溢水瓶
15.2.2.4 其它：切土器、温度计、削土刀、秒表、钢丝锯、凡士林。
15.2.3 试验步骤
15.2.3.1 根据需要，用环刀垂直或平行于土样层面切取原状土样，或制备成给定密度的扰动土样，并进行充水饱和，切
取土样时，应尽量避免结构扰动，严禁用修土刀反复擦抹试样表面，以免表面的孔隙堵塞或受压缩，影响试验结果。
15.2.3.2 将环刀外壁涂一薄层凡士林，推入护环内，刮除撤出的多余凡士林。
15.2.3.3 放入浸润的透水石及滤纸，盖上上下盖，拧紧固定螺杆。
15.2.3.4 把装好试样的容器的进水孔与变水头装置连通，开止水夹，使水头管内充水，视水头管水面是否与贮水瓶水面
齐平。同时将容器侧立，排气孔向上，并把排气孔上止水珜打开。然后开止水夹，至排气孔中水不带气泡时为止，关闭
排气孔止水夹，平放好容器。
15.2.3.5 在不大于200 厘米高水头作用下，静置某一时间，待容器出水孔有水溢出后，开始测定。
15.2.3.6 关闭负压控制阀，将容器出水孔与负压装置接通，关闭止水夹，开启螺旋止水阀，贮水瓶中水流入溢水瓶，贮
水瓶上部产生负压。当负压作用和水头平衡时，水流停止，溢水盆无水溢出，否则应检修。
15.2.3.7 打开止水夹，使负压装置和容器接通，试样因受负压作用开始渗流。若溢水盆水流增量多于量筒中水流增量，
说明装置有漏气现象，应重新检查，如试样和环刀内壁不密合，则试样应重新制作。
15.2.3.8 经检查无漏气后，开动秒表，测记开始至终了时间内量筒内水面读数，准确至0.1 立方厘米，量测贮水瓶至溢
水盆间水位并，准确至1 厘米；同时测记滤水器开始与弱了时水温，准确至0.5 摄氏度，取平均值。
15.2.3.9 改变溢水盆高程，变更水力坡降，按本规程15.2.3.8 步骤继续测定。
15.2.3.10 如用抽气机产生负压，则调整负压控制阀，产生一定的负压（通过真空压力表读出），按本规程15.2.3.8 测记量
筒内水面读数和开始及终了时滤水器内水温，调整负压控制阀，改变负压，重复测记一次。
15.2.4 变水头装置结果整理
15.2.4.1 按本规程15.2.4-2 计算试验孔隙比，按下式计算试样渗透系数：
KT=Q/AJt
式中：KT--某一孔隙比，水温为T 摄氏度时试样的渗透系数，厘米/秒；
Q--时间t 内的渗透水量，立方厘米；
A--试样断面积（等于不正当刀内径面积），平方厘米；
J--水力坡降，按下式计算：
J=[（h1+h2）/2+H]/hi （负压装置）
J=[1/2（h1+h2）+13.6N]/hi （抽气机装置）
其中：
h1、h2，N 如图15.2.2-2 所示：
H--贮水瓶至溢水瓶间水位差，厘米；
试样高度，厘米；
测定时间，秒。
15.2.4.2 K20 和某一孔隙比时平均渗透系数的计算、e-K 关系曲线的绘制以及报告内容均与（T0129-93）相同。
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