基本介紹
- 中文名：現場滲透試驗
- 外文名：field permeability test
- 學科：土力學
- 定義：現場測定滲透係數的原位試驗
- 方法：注水試驗、抽水試驗和壓水試驗
- 有關術語：滲透係數
簡介,實驗方法,滲透係數,
簡介
滲透是液體在多孔介質中運動的現象， 表達這一現象的定量指標是滲透係數。滲透係數的測定廣泛套用於水利工程、 土木工程、 環境岩土工程等領域。國內主要採用常水頭和變水頭滲透儀測定滲透係數。滲透試驗是利用一些試驗器具測定岩土的滲透係數的試驗，分為室內試驗和野外測定試驗兩大類。其中野外測定試驗，又稱現場滲透試驗，即在現場測定滲透係數的實驗。現場測定法主要有實測流速法(色素法、電解質法、食鹽法)、注水法、抽水法( 降低水位法：平衡法、不平衡法) 水位恢復法、試坑試驗法、單環試驗法、雙環試驗法等。由於室內試驗測定滲透係數所需的原狀土，在取樣、運輸、制樣等過程中不可避免地產生擾動，或者只能重塑土樣製備使用，且制樣后土體尺寸偏小，因此製成的土樣不能很好地反映原狀土的特性。與室內試驗相比，現場的原位試驗在保持原狀土特性方面有著無可比擬的優點，因此所得到的試驗結果更為準確。
實驗方法
變水頭滲透試驗
變水頭滲透試驗是通過觀測水頭隨時間的變化測求試樣滲透係數的試驗，一般適用於滲透性弱的粘性土。是在鑽孔內進行的一種測定土體滲透係數的一種廣為套用的野外試驗方法。在試驗過程中，試驗水頭逐漸下降，最後趨近於零。根據套管內的試驗水頭下降的速度與時間的關係，算試驗土層的滲透係數。本方法主要適用於地下水位以上或以下的粉土、砂土及滲透係數較小的粘性土。
常水頭滲透試驗
常水頭滲透試驗是指運用常水頭滲透裝置在測出滲流量，不同點的水頭高度，從而計算出滲流速度和水力梯度，從而計算出滲透係數。試驗中相同水力梯度下，接取滲透水兩次（接取時間相同），兩次接水量間的差值不可以過大。 而且試驗時的水溫宜高於試驗室溫度3～4°C。常水頭滲透試驗原理就是在試驗裝置中測出滲流量，不同點的水頭高度，從而計算出滲流速度和水力梯度，代入以下式計算出滲透係數。
試坑法
是在表層乾土中挖一個一定深度（30-50厘米）的方形或圓形試坑，坑底要離潛水位3-5米，坑底鋪2一3厘米厚的反濾粗砂，向試坑內注水，必需使試坑中的水位始終高出坑底約10厘米。為了便於觀測坑內水位，在坑底要設定一個標尺。求出單位時間內從坑底滲入的水量Q，除以坑底面積F，即得出平均滲透速度v=Q/F。當坑內水柱高度不大（等於10厘米）時，可以認為水頭梯度近於1，因而K(滲透係數)=V。這個方法適用於測定毛細壓力影響不大的砂類土，如果用在粘性土中，所測定的滲透係數偏高。
單環法
是試坑底嵌入一個高20厘米，直徑35.75厘米的鐵環，該鐵環圈定的面積為1000平方厘米。鐵環壓入坑底部10厘米深，環壁與土層要緊密接觸，環內鋪2一3厘米的反濾粗砂。在試驗開始時，用馬利奧特瓶控制環內水柱，保持在10厘米高度上。試驗一直進行到滲入水量Q固定不變為止，就可以按下式計算滲透速度：v=Q/F，所得的滲透速度即為該鬆散層、岩層的滲透係數值。
滲透係數
滲透係數又稱水力傳導係數（hydraulic conductivity）。在各向同性介質中，它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度，表達式為：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質的滲透率，它只與固體骨架的性質有關，κ為滲透係數；η為動力粘滯性係數；ρ為流體密度；g為重力加速度。在各向異性介質中，滲透係數以張量形式表示。滲透係數愈大，岩石透水性愈強。強透水的粗砂礫石層滲透係數>10米/晝夜；弱透水的亞砂土滲透係數為1～0.01米/晝夜；不透水的粘土滲透係數<0.001米/晝夜。滲透係數k是綜合反映土體滲透能力的一個指標，其數值的正確確定對滲透計算有著非常重要的意義。影響滲透係數大小的因素很多，主要取決於土體顆粒的形狀、大小、不均勻係數和水的粘滯性等，要建立計算滲透係數k的精確理論公式比較困難，通常可通過試驗方法或經驗估算法來確定k值。
