水文地质勘察第2版：渗水试验方法

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：表5-6渗水试验各方法的装置示意图及其特点5.3.1.1 试坑法试坑法是在表层土中挖一试坑进行的渗水试验。图5-16黏性土中渗水土体浸润部分示意图[5]试坑法常用于测定毛细压力影响不大的砂类土的渗透系数,不适合用于毛细压力影响大的黏性土类。图5-17渗水试验中渗透速度历时曲线图[5]5.3.1.3 双环法双环法是在试坑底嵌入两个铁环,外环直径采用0.5m,内环直径采用0.25m。

渗水试验最常用的方法有试坑法、单环法和双环法。这三者的区别和特点见表5-6[5]。

表5-6　渗水试验各方法的装置示意图及其特点(据《工程地质手册》,1992)

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5.3.1.1 试坑法

试坑法是在表层土中挖一试坑进行的渗水试验。坑深30～50cm,坑底面积30cm见方(或直径为37.75cm的圆形)。坑底离潜水位3～5m。坑底铺设2cm厚的砂砾石层。试验开始时,控制流量连续均匀,并保持坑中水层厚(z)为常数值(如10cm)。当注入的水量达到稳定并延续2～4小时,试验即可结束[5]。

当试验岩层为粗砂,砂砾或卵石层,可控制坑内水层的厚度z为2～5cm。渗水试验时,入渗水的水力梯度I为:

则入渗系数[5]为:　

式中:Q为稳定的入渗流量,cm3/min;F为试坑的渗水面积,cm2;Hk为毛细压力水头,cm,其值可参见表5-7确定;L为试验结束时水的入渗深度,cm,可由实验结束后利用麻花钻(或其他钻具)探测确定;K为入渗系数,cm/min。

表5-7　不同岩性毛细压力水头Hk值表(据《工程地质手册》,1992)

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注　表中给出的Hk值往往偏小。

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图5-16　黏性土中渗水土体浸润部分示意图[5]

试坑法常用于测定毛细压力影响不大的砂类土的渗透系数,不适合用于毛细压力影响大的黏性土类。黏性土中渗水土体浸润部分示意图如图5-16所示。

5.3.1.2 单环法

单环法是在试坑底嵌入一高为20cm、直径为37.75cm的铁环,该铁环圈定的面积为1000cm2。在试验开始时,用Mariotte瓶控制铁环内水层厚度,使之保持在10cm高度附近。试验一直进行到渗入水量Q固定不变时为止,就可按式(5-12)

计算此时的渗透速度V[5]:

式中:渗透速度V此时等于该岩(土)层的渗透系

数K,cm/min;F为入渗面积,cm2;Q为渗入水量,cm3/min。

此外,尚可通过系统地记录各个时间段(如30min)内的渗水量,据此编绘出渗透速度的历时曲线图,如图5-17所示[5]。

由图5-17可见,渗透速度随时间延长而逐渐减小,并趋向于常数(呈水平线),此时的渗透速度即为所求的渗透系数K值。

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图5-17　渗水试验中渗透速度历时曲线图[5]

5.3.1.3 双环法

双环法是在试坑底嵌入两个铁环,外环直径采用0.5m,内环直径采用0.25m。试验时往铁环内注水,用Mariotte瓶控制外环和内环的水柱一直保持在同一高度(如10cm)。根据内环所取得的资料按上述方法确定岩(土)层的渗透系数。由于内环中的水只产生垂向渗入,已排除了侧向渗流带来的误差,因此该法获得的成果精度比试坑法和单环法都较高[5]。

水文地质勘察第2版：渗水试验方法

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