《土工试验与检测》课件-项目9常水头渗透

01概述（试验目的）02试验仪器设备03试验步骤04成果分析05试验注意事项06试验操作规程目录项目9土的渗透试验（常水头）一、概述1、基本概念

土具有被水透过的性能称为土的渗透性。

根据达西定律，当土中水流流速较低时，水的渗流速度与水力梯度成正比，两者

的比值为土的渗透系数，常以cm/s作为单位。

渗透试验分为室内和现场试验两种，室内常采用常水头及变水头试验，现场常采用抽水试验。

本讲讲述常水头渗透试验。

主要测试参数：水位差、渗出水量和水温。一、概述2、试验目的3、适用土样常水头渗透试验主要是测定粗粒土的渗透系数。本试验适用于砂、碎石等透水性较大的粗粒土。4、工程应用

渗透系数可应用于基坑维护设计、坝体填土料选择、固结沉降计算等工程实际中。

一、概述4、试验原理

在金属筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开水阀，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。待水头差△h和渗出流量Q稳定后，量测经过一定时间t内流经试样的水量V，按达西定律即可得出渗透系数。

二、试验仪器设备

其中有封底圆筒高40cm，内径10cm；金属孔板距筒底6cm。有三个测压孔，测压孔中心间距10cm，与筒边连接处有铜丝网；玻璃测压管内径为0.6cm，用橡皮管与测压孔相连。渗透装置示意图1、常水头渗透仪2、木锤用于击实桶内土样。二、试验仪器设备3、管夹管夹：用于改变和固定调节管高度4、供水瓶为渗透试验提供水源5、秒表等

二、试验仪器设备1-金属圆筒；2-金属孔板；3-测压孔；4-测压管；5-溢水孔；6-渗水孔；7-调节管；8-滑动支架；9-供水管；10-止水夹；11-温度计；12-砾石层；13-试样；14-量杯；15-供水瓶渗透装置示意图常水头渗透仪装置示意图试验时可根据渗透装置示意图组装仪器。三、试验步骤1、组装仪器按照右图组装好仪器。量测滤网至筒顶的高度。连接供水管和调节管，从渗水孔向圆筒冲水，直至高出滤网底面。1-金属圆筒；2-金属孔板；3-测压孔；4-测压管；5-溢水孔；6-渗水孔；7-调节管；8-滑动支架；9-供水管；10-止水夹；11-温度计；12-砾石层；13-试样；14-量杯；15-供水瓶三、试验步骤2、测风干含水量取具有代表性的风干试样3~4kg,并测定试样的风干含水率。3、装入土样

将试样分层装入金属圆筒，每层厚2~3cm,用木锤轻轻击实到-定厚度，以控制其孔隙比。如试样含黏粒较多，应在金属板上加铺厚约2cm的粗砂作为过渡层，以防止试验时细料流失，并量出过渡层厚度。4、饱和土样

每层试样装好后，慢慢开止水夹，由调节管中向上渗水，使试样逐渐饱和。当水面与试样顶面齐平时关止水夹。饱和时水流不应过急，以免冲动试样。三、试验步骤5、停止装样以上述步骤逐层装试样，至试样高出上测压管3~4cm停止，并饱和试样。6、计算土样净高、质量

量测试样顶部至仪器上口的剩余高度，计算试样净高，称剩余试样质量(准确至1.0g)，计算装入的试样总质量。在试样上面铺1~2cm砾石作缓冲层，放水，至水面高出砾石层2cm左右，关闭止水夹。7、调平渗透前高水位静置数分钟，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平。如不齐平，用吸水球进行吸水排气，调至水位齐平为止。三、试验步骤8、改为上部注水9、降低调节管

降低调节管管口位置，使其位于试样上部1/3处，造成水位差，水渗过试样经调节管流出。注意溢水孔应始终有余水溢出，以保持常水头。10、记录并计算水位差测压管水位稳定后，记录测压管水位，计算各测压管间的水位差。

提高调节管管口位置高于溢水孔高度。将调节管与供水管分开，将供水管置于金属圆筒内，开止水夹，使水由圆筒上部注入。三、试验步骤11、记录时间和渗水量

开动秒表，同时用量筒接取经一定时间的渗透水量，并重复1次。接取水量时，调节管出水口不可没入水中。12、测水温测记进水与出水的水温，取其平均值。13、再次降低调节管降低调节管管口至试样中部及下部1/3处，以改变水力坡降，按(9)~(12)步骤重复进行测定。四、成果分析1、计算干密度和孔隙比按下式计算干密度和孔隙比:式中:

———试样干质量（

）；

———试样风干质量（

）；

———风干含水率（%）；

———干密度（

/cm3）；

———试样断面面积（cm2）；

———试样孔隙比；

———水的密度（

/cm3）；

———土粒比重。四、成果分析2、计算试样的渗透系数按下式计算水温

℃时试样的渗透系数：

式中:

———平均水位差（cm）；

———水位差1（cm）；

———水位差2（cm）；

———水温℃时试样的渗透系数（cm/s）；

———试样断面面积（cm2）；

———时间t内的渗透水量（cm3）

———两测压孔中心之间的试样高度（=10cm）；

———时间（s）。四、成果分析3、计算标准温度下的渗透系数按下式计算标准温度下的渗透系数:

式中:

———水温℃时试样的渗透系数（cm/s）；

———水温℃时水的动力黏滞系数（kpa.s）；

———水温20℃时水的动力黏滞系数（kpa.s）。

四、成果分析4、常水头试验成果示例五、试验注意事项常水头试验注意事项（1）渗透试验一定要用无气水作试验，否则，试验过程中水中的气泡会在试样内集中，使测得的渗透系数随渗透时间的延长不断减小，产生不允许的试验误差;

（2）

如试样含黏粒较多，应在金属板上加铺厚约2cm的粗砂作为过渡层，以防止试验时细料流失；

（3）

规范规定采用水温20°C时的渗透系数作为标准渗透系数；

（4）试验中相同水力梯度下，接取渗透水两次(接取时间相同)，两次接水量间的差值不可以过大。而且试验时的水温宜高于试验室温度3~4°C。

（5）一个试样多次测定时，应在所测结果中取