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- 渗透系数 k
- 试验室测定法
- 渗透系数的现场测定
渗透系数(渗透系数测定及影响因素)
渗透系数 k
是一个代表土的渗流性强弱的定量指标,也是盘算时必需用到的根本参数,不同种类的土,k 值差异很大。 因此,精确测定土的渗透系数,是一项十分主要的工作。
试验室测定法
目前试验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和实验办法很多,但从实验原理上大体可分为常水头法和变水头法两种。
(1)常水头实验法
常水头实验法就是在全部实验进程中坚持水头为一常数,从而水头差也为常数。 实用于测量渗透性大的砂性土的渗透系数,
设试样的长度为 L,截面积为 A,实验时,先打开供水阀,使水自上而下通过试样并从溢流槽消除,试样两端部设有测压管测定其水头差 h,待水在试样中渗流稳固后,经过一段时光,测定历时 t 流过试样的水量 Q 和测压管水头差 h,即可依照达西定律得:
(2)变水头实验法
对于黏性土来说,由于其渗透系数较小,故渗水量较小,用常水头渗透实验不易精确测定,因此这种渗透系数小的土可用变水头渗透实验。 变水头实验在实验进程中水头是随时光而变更的。 应用水头变更与渗流通过试样截面的水量关系测定土的渗透系数,实验装置如图 3. 6(b)所示。 水流从一根直立带有刻度的玻璃管和 U 形管自上而下贱经试样。 实验时,将玻璃管充以预处置好的实验用水至恰当高度后,开动秒表,测记起始水头差 h1,阅历时光 t 后再测定水头差 h2,便可应用达西定律推导出渗透系数的表达式。
渗透实验装置示意图
设玻璃管内截面积为 a,试样长度为 L,试样截面积深圳生涯网为 A。 实验开端后任意时刻 t 的水头差为 h,阅历 dt 时段,管中水位降低 dh,深圳生涯网则时段 dt 内,流过试样的水量为:
式中,负号表现渗水量随 h 的减小而增大。
依据达西定律,在时段 dt 内流过试样的水量又可表现为:
令式(a)等于式(b),得到:
上式两边积分:
即可得土的渗透系数表达式为
试验室测定渗透系数 k 的长处是装备简略,费用较低。 但是,由于土的渗透性与土的构造有很大关系,地层中程度方向和垂直方向的渗透性往往不一样;再加之取样时的扰动,不易取得具有代表性的原状土样,特殊是砂土。 因此,室内实验测出的 k 值常常不能很好地反应现场土的实际渗透性质。 为了量测地基土层的实际渗透系数,可直接在现场进行 k 值的原位测定。
渗透系数的现场测定
在现场研讨场地的渗透性,进行渗透系数 k 值测定时,常用现场井孔抽水实验或注水实验的办法。 对于均质的粗粒土层,用现场抽水实验测出的 k 值往往比室内实验更为可靠。 下面重要介绍用抽水实验肯定 k 值的办法。 注水实验的原深圳生涯网理与抽水实验相似。
如图 所示为一现场井孔抽水实验示意图。 在现场打一口实验井,贯串要测定 k 值的砂土层,并在距井中心不同距离处设置一个或两个观测孔。 然后自井中以不变速率持续进行抽水。 抽水造成周围的地下水位逐渐降低,形成一个以井孔为轴心的漏斗状的地下水面。
测定实验井和视察孔中的稳固水位,可以画出测压管水位变更图形。 测压管水头差形成的水力坡降,使水流向井内。 假定水流是程度流向时,则流向水井的渗流过水断面应是一系列的同心圆柱面。 待出水量和井中的动水位稳固一段时光后,若测得的抽水量为 Q,观测孔距井轴线的距离分离为 r1、r2,孔内的水位高度为 h1、h2,通过达西定律即可求出土层的平均k 值。
抽水实验示意图
环绕井抽取一过水断面,该断面距井中心的距离为 r,水面高度为 h,则过水断面积 A 为:
假设该过水断面上各处水力坡降为常数,且等于地下水位线在该处的坡度时,则
依据达西定律,单位时光自井内抽出的水量为:
等式两边进行积分:
或用常对数表现,则
现场测定 k 值可以获得场地较为可靠的平均渗透系数,但实验所需费用较大,故要依据工程范围和勘探请求,肯定是否须要采取。