粗颗粒土的渗透及渗透变形试验

1、粗颗粒土的渗透及渗透变形试验一、 试验目的本试验的目的是测定粗颗粒土在渗流水通过时,试样的渗透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降(管涌)及土体整体浮动时的破坏坡降(流土)。 本试验适用于扰动的粗颗粒土试样和原状粗颗粒土试样。二、 试验原理在双对数纸上，以渗透坡降i为纵坐标，渗透速度v为横坐标，绘制渗透坡降与渗流速度关系曲线（lgilgv曲线），如图2.0.1图2.0.1 lgilgv曲线当lgilgv关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降ik其值为：ik=i2+i12式中 i2开始出现管涌时的坡降i1开始出现管涌前一级的坡降三、 试验设备及试验

2、操作1.仪器设备（1）垂直渗透变形仪：包括仪器筒、顶盖、底座、透水板及支架。（2）供水设备：供水箱、提升架、橡皮管、供水箱设置溢流堰，能保持常水头。（3）加荷设备：活塞杆、加荷框架、加荷杠杆和百分表支架。（4）量测设备：测压管、量筒、秒表、温度计、百分表和测压装置。（5）其他设备：击锤（或振动器）、台秤、天平及标准筛等。2.操作步骤（1）将下进水口与供水管相连接，使仪器充水，检查仪器的各部件是否堵塞及漏水等。检查完毕后，降低供水箱，使水箱中水位与下透水板的下沿齐平。取去顶盖，放入孔径5mm的下透水板，并铺以同样直径的滤网，以免细料漏失。沿仪器壁和滤网之间的接触缝隙涂一圈油泥或橡皮泥。开启全部测

3、压孔，使之处于排气状态。（2）扰动试样制备从风干、松散的土样中，取具有代表性土样，进行颗粒分析试验，确定试样的颗粒级配，并绘制颗粒级配曲线。根据试验土样粒径，按仪器内径应大于试样粒径d85的5倍选择仪器。当常规试验的仪器内径不能满足要求时，应设计加工大直径的渗透变形仪。或根据试样情况，亦可对最大允许粒径以上的粗颗粒按sl237-053-1999规程3.1.3的规定加以处理。根据需要控制的干密度及试样高度，按下列公式计算试样质量：md=dr2h式中 md试验需要的干土质量，g；d需控制的干密度,g/cm3；r仪器筒身半径，cm；h试样高度，cm。称取试样后，为减少粗细颗粒分离现象，保证试样的均匀

4、性，应当分层装试样，且每层的级配应相同，还可酌加相当于试样质量1%2%的水分，拌和均匀后再进行装样。将称好的试样均匀分层装入仪器中,用击实锤(对于风化石渣或易击碎之土料可采用振动加密法)击实。达到要求的密度试样总厚度：砂土不小于10cm细砾石不小于15cm；中粗砾石为2025cm；卵石不应小于d85的35倍，以包括试样中最大颗粒为度。装填分层厚度：砂土一般为23cm；砂砾石及砂卵石为d85的1.52.5倍。（3）原状试样制备取样位置。应选择有代表性地层和渗流流态条件的不同部位，如防渗墙底部、坝基内部段、水流出逸段、抗渗强度较低处等部位取样。在取样地点。首先挖一尺寸大于试样尺寸的土柱，除去土样表

5、面的扰动土，再用削土工具小心地慢慢地将土样削至所要求尺寸（圆形）。环绕土柱底四周的水平土面上铺垫一层砂，并使垫砂平整。套上筒身，筒身与试样周围间隙大致相等，埋设中间测压管，间距10cm左右，然后在试样周围浇注膨胀快凝水泥砂浆（配合比：水灰比0.65、灰砂比1：1，掺20%生石膏、20%氯化钙、0.005%铝粉），浇好养护。待砂浆有一定强度后（一般24h），小心地切断土柱，然后连同筒身运至室内。将试样削平，在试样下端放置下透水板及斜透水板。接上下进水口，并与供水管连接。（4）试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用热水饱和法进行饱和，即在供水箱内贮存热水，使水位略高于试样底面位置再缓慢地提升水箱

6、，每次提升1cm， 待水箱水位与试样中水位相等，并停10min后，再提升水箱，随着供水箱上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气。与此同时，随着水位上升，应接通相应的测压管。（若试验用自来水，应至少贮存一天曝气后再用来作试验用水，以减少水中气体的离析）。为减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，力求使试验用水的温度等于或高于室温或采用其他排气措施。（5）根据工程要求，如需要在试验过程中在试样顶面施加荷载，则利用加荷设备，通过活塞及上透水板对试样施加荷载。（6）试验时，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，应先根据细粒含量大致判别试样渗透变形的

7、破坏形式。如为管涌破坏，则渗透坡降初始值及递增值要小一些。如为流土破坏，则渗透坡降初始值及递增值应大一些。其原则是既要测得试样临发生变形前的坡降 又能准确地测得临界坡降。（7）提升供水箱，使供水箱的水面高出渗透容器的溢水口（上进水口），保持常水头差， 形成初始渗透坡降。（8）对管涌土，加第一级水头时，初始渗透坡降可为0.020.03，然后一般可按0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0、等坡降递增。但在接近临界坡降时，渗透坡降递增值应酌量减小。对于非管涌土，初始渗透坡降可适当提高，渗透坡降递增值应适当放大。（9）每次升高水头30min至1h后，

8、测记测压管水位，并用量筒测读渗水量3次。每次测读间隔时间一般为1020min。同时测读水温、室温。对非管涌土，测读间隔时间可适当延长。仔细观察试验过程中出现的各种现象，如水的浑浊程度、冒气泡、细颗粒的跳动、移动或被水流带出、土体悬浮、渗流量及测压管水位的变化等，并描述记于记录中。（10）如果连续4次测得的水位及渗水量基本稳定，又无异常现象，即可提升至下一级水头。（11）对于每级渗透坡降，均按（9）的规定重复进行直至试验破坏。当水头不能再继续增加时，即可结束试验。四、 试验数据记录与处理1. 按下列两式计算试样的干密度和孔隙率。（1）干密度：（2）孔隙率： 土粒比重gs应为粗细颗粒混合比重，既：2.按下式计算渗透坡降：3.按下式计算渗透流速：4.按下式计算渗透系数：5. 在双对数纸上，以渗透坡降i为纵坐标，渗透速度