双环渗水试验

(完好word版)双环渗水试验(完好word版)双环渗水试验(完好word版)双环渗水试验双环渗水试验技术培训双环渗水试验作业指导地下水勘查项目部二〇一四年九月1双环渗水试验技术培训目录一、实验目的和意义.1二、实验原理1三、实验仪器1四、实验步骤11、确立试点,开挖试坑。12、压入双环、铺砾、立标23、定水头灌水、观察记录24、浸透速度稳固，达成试验25、精度要求3五、数据办理的方法.31、垂向一维渗流原理32、包气带垂向浸透系数K的求法.4六、数据办理剖析.7七、试坑渗水试验的成就资料包含以下内容7八、总结72双环渗水试验技术培训一、实验目的和意义双环法试验是野外测定包气带非饱和松懈岩层的浸透系数的常用的简略方法，试验的结果更靠近实质状况。利用这个试验，主要为研究地区性水平衡、水库、灌区、渠道渗漏量、山前地域地表水浸透量等进行的。二、实验原理在必定的水文地质界限之内，向地表松懈岩层进行灌水，使浸透的水量达到稳固，即单位时间的浸透水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出浸透系数（K）值。三、实验仪器渗水双环（两个高约50cm，直径分别为0.25m和0.5m的铁环）、两套带有刻度的供水桶、胶带、橡皮管,止水夹、铁锹、尺子、及若干要填在试环底部的小砾石。图3-1双环试验剖面表示图照片3-1双环试验野外表示图四、实验步骤1、确立试点,开挖试坑。确立试点有三个原则：○1是代表性。试点处的包气带岩层要能代表试区相当大范围内包气带岩层的状况；○2是一致性，试点处包气带岩层的选择应与大1双环渗水试验技术培训目标一致，如本次实例是为了选择人工回灌点，所以选择包气带岩层浸透性能较好的部位进行试验。○3选择试验场所，最幸亏潜水埋藏深度大于5m的地方为好。假如潜水埋深小于2m时，因浸透路径很短，测得的浸透系数不真切，就不要使用渗水试验。试坑开挖：铲去表土，露出目标层，试坑深度应大于，试坑面积×1.0m左右，以除去包气带表层植被根系对试验的影响2、压入双环、铺砾、立标将双环齐心压入试坑底部中央，原则上压入0.8-1cm即可，实质中，将双环压入试层3-8cm。铺砾的目的是防备灌水时将环底的沙层冲起，试验中实质铺砾3-4cm。立标的目的在于，定水头灌水时，控制环底水层厚度，一般控制在10cm，需要说明的一点是，此地方言的“水层厚度”是包含环底铺砾厚度在内的。3、定水头灌水、观察记录以环底水标为准，保持标头恰好淹在水中，内外环同时定水头灌水（随时保持内外环的水柱都保持在10cm的同一高度。这样即可以为，内外环之间浸透的水主要耗费在侧向扩散上，内环浸透的水主要耗费在垂向浸透上，为准垂向一维渗流）。同时从供水桶观察注入水量。记录的时间，开始时因浸透量大，观察间隔时间要短，稍后可按一准时间间隔比方每10分钟观察一次。4、浸透速度稳固，达成试验试验记录的过程中，绘制出渗速时间v-t曲线，当试验时间（一般为30分钟）曲线保持在一个不大的区间，再持续一段时间，如2-3h，即可结束试验。2双环渗水试验技术培训图4-1渗流速度随时间变化曲线图5、精度要求○1流量观察精度应达到○2开始的5次流量观察间隔5min，此后每隔20min观察一次。○3连续两次观察流量之差不大于5%，即可结束试验，取最后一次注入流量作为计算值五、试验数据办理的方法图5-1垂向一维渗流剖面表示图1、垂向一维渗流原理双环渗水试验主假如利用内环渗水模拟垂向一维渗流来求取试层垂向浸透系数的。垂向一维渗流的简单模式如图5所示。渗水下限称为润湿锋面，关于2—a，润湿锋面未达到地下水面，其以下的岩层还是非饱和的，润湿锋面以上的压力水头近似等于毛细上涨高度Hc3双环渗水试验技术培训的二分之一；关于图2—b，因为润湿锋面已与地下水面交在一同，故其上不存在压力水头。假如保持环内的水层厚度Hs为常数，依据达西定律，对应于图2—a和图2—b的渗水内环底部的垂向入渗速度(v)可分别用式[5-1]、[5-2]表示：v=k(HSC+Lw)Lw[5-1]v=k(HS+Lw)[5-2]w式中：V—内环底部的入渗速度。K—浸透系数。Hs—渗水环中的水层厚度。Hc—毛细上涨高度，水向干土中浸透时，所产生的毛细压力，以水柱高度表示。Lw—润湿带深度，在试验时间段内，水由试坑底向土层中浸透的深度。Lw值可在试验后用手摇钻、洛阳铲、铁锹获取，测定其含水量变化得悉。Hc按表5-1确立。假如当试验层为粗砂或粗砂卵石层，而试坑中水层厚度为10cm时，Hc与Hs及Lw对比则很小，水力梯度近似等于1，则K=Q/A=V。若试验层是粘性土类，可按HC的实质数值代入公式计算得出水力梯度I值，再利用V=KI求得浸透系数（K）。表5-1不一样岩性毛细压力Hc表岩石名称Hc(m)岩石名称Hc（m）重亚黏土≈细粒黏土质砂轻亚黏土粉砂重亚砂土细砂轻亚砂土中砂2、包气带垂向浸透系数k的求法往常采纳两种方法，浸透速度近似法和公式法。4双环渗水试验技术培训○1入渗速度近似法当渗水试验持续时间较长，v值趋于稳固，则由[5-1]式可得：≈V[5-3]v=

VAt[5-4]式中：V—为渗水体积，A—为渗环横截面积，—为入渗时间○2公式法对图5-1所示的垂向一维渗流，有下述微分方程：dL=kC+LwdtLw[5-5]C={HSCHS[5-6]式中：μ—给水度。Lw—t时(从灌水开始算起)湿锋面的深度(从渗水环底面算起)。在渗水试验过程中，因为用调理灌水量的方法来保持试坑内水层厚度HS为定值，即C为定值。积分[5-5]式，结果得：Ktμ=C[LCw-ln(1+LCw)][5-7]取两次观察时间ti和tj，相应有ti、tj时刻润湿锋面抵达的深度、5双环渗水试验技术培训和ti、tj时刻灌水体积Vi、Vj。假如令bi=LwiC[5-8]结果有bi-ln(1+bi)=ti(bj-ln(1+bj))tj[5-9]又因为ν=μAL，μ=Vi=VjwALwiALwj[5-10]令aij=vi，则由(8)式可得：jLwi=viLwj=aijLwjvj[5-11]联立[5-8]式、[5-11]式可得：bj=Lwj=Lwi=biCCaijaij[5-12]将[5-12]式带人[5-9]式，消去bj，最后得：(1-ti)bi=ln(1+b)-tiln(1+bi)tjaijitjaij[5-13]最后得浸透系数k的求解公式：k=μC[bi-ln(1+bi)]=vi[bi-ln(1+bi)]tiAtibi[5-14]6双环渗水试验技术培训由此看出，借助[5-14]式，只要确立渗水内环的横截面积A，时间ti及相应的渗水体积Vi系数bi的值，即可求得浸透系数k值。六、数据办理剖析双环渗水试验简易易行，但不论借助公式法还是入渗速度近似法，所求得的浸透系数k均为一近似值，有时偏差还很大。近似法所求数值较公式法偏大的直接原由在于概化为1的系数HSCw实质+0.5H+Lw/L上是大于1的。对数据办理结果偏差的原由商讨可得。除了人为的随机性要素之外，主要有以下三个。①包气带岩层实质浸透系数是非均质的，比如，在剖面中存在一层很单薄的透水或不透水岩层，便可能会使浸透的水流产生比较大的横向扩散。进而影响所获取的浸透系数的精准度。②因为双环试验所用的渗水环横截面积很小，侧向浸透不可以完好除去，而求解原理是成立在无侧渗垂向一维渗流的基础上的，由此产生计算偏差是不言而喻的。③在非饱和岩层浸透的水中包裹空气。浸透系数比完好饱和时要小。七、试坑渗水试验的成就资料包含以下内容1）试坑平面地点图2）水文地质剖面图与试验安装表示图3）浸透速度历时曲线图4）浸透系数的计算5）原始记录表格等八、总结因为经济成本低且简易易行，在包气带岩层参数的求取中，双环渗水试验拥有重要的适用价值，但要谨慎对待试验数据收集和办理，在收集中尽量防止人为偏差，在办理中力争减小概化偏差。因为鉴于垂向一维渗流，在公式法求