野外滲透係數

野外滲透係數是現場測定土體或岩體的滲透係數的原位試驗。按方法特徵可分為注水試驗、抽水試驗和壓水試驗；按水頭特徵又可分為變水頭滲透試驗和常水頭滲透試驗。其中變水頭試驗僅適用於飽和土層和滲透性較大的土層。對地下水位以上的土層可用注水試驗，地下水位以下的土層可用抽水試驗。在堅硬及半堅硬岩層中，地下水位距地表很深時，可用壓水試驗評價岩層透水性。對粉砂及細砂，則可利用滲壓計測定滲透係數。

基本介紹

• 中文名：野外滲透係數
• 外文名：The coefficient of permeability of the wild
• 別名：現場滲透試驗
• 定義：在現場測定滲透係數的實驗
• 方法：注水試驗、抽水試驗和壓水試驗
• 學科：土木工程

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。

方法

注水試驗（injecting test）：測定含水層滲透係數的一種水文地質試驗。方法是向鑽孔（或水井）中連續不斷地注水，使孔內保持一定的水位，根據注水量和水位抬高的關係計算含水層的滲透係數，其原理、觀測要求及計算方法與抽水試驗類似。但抽水試驗是在含水層中形成降落漏斗，而注水試驗是形成反漏斗。適用於地下水位埋藏很深或缺乏抽水設備的情況下測定滲透係數。

抽水試驗（pumping test）：測定含水層的水文地質參數和水井或鑽孔出水能力的一種水文地質試驗。方法是利用提水工具在井孔中抽水，按一定時間間隔觀測井（或鑽孔）的湧水量，以及抽水井和觀測孔的水位降深。根據觀測數據求出含水層的水文地質參數。分穩定流抽水試驗和非穩定流抽水試驗兩種。穩定流抽水試驗時，抽水的流量和水位降深必須到達穩定，根據試驗資料可求出含水層的滲透係數。非穩定流抽水試驗又分定流量抽水和定降深抽水兩種。根據不同水文地質條件下的抽水試驗，可分別求出含水層的導水係數、滲透係數、貯水係數、給水度和越流凶素等水文地質參數。根據抽水孔和觀測孔的數目，又可分單孔抽水試驗、多孔抽水試驗和群孔抽水試驗。

壓水試驗（injecting test under pressure）：為了解和測試堅硬岩石的裂隙發育程度和透水性的一種野外水文地質試驗。在一定水頭壓力作用下，將水壓入鑽孔中的某一段（通常長5 m）岩層內，記錄壓入的水量，直至壓力和壓入水量在一個相當長的時間保持穩定為止。根據這些資料可以計算出透水率（每分鐘在1 m高水頭壓入長度為1 m鑽孔內的水量）。在水工建築的工程地質勘察中得到廣泛套用。為驗證灌漿設計和檢查整個灌漿系統的可靠性，可在灌漿作業開始時進行該項試驗；部分孔已灌漿後，為了檢查灌漿效果，則通過檢查孔進行壓水試驗，確定是否需要繼續插孔灌漿。

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。