13 渗透试验
13.1 一般规定
13.1.1 常水头渗透试验适用于粗粒土,变水头渗透试验适用于细粒土。
13.1.2 本试验采用的纯水,应在武验前用抽气法或煮沸法脱气试验时的水温宜高于试验室温度3～4℃。
13.1.3本试验以水温20℃为标准温度,标准温度下的渗透系数应按下式计算∶
(13.1.3)
式中k20——标准温度时试样的渗透系数(cm/s);
ηT——T℃时水的动力粘滞系数(kPa·s);
η20——20℃时水的动力粘滞系数(kPa·s)。
粘滞系数比ηT/η20查表13.1.3。
表13.1.3 水的动力粘滞系数、粘滞系数比、温度校正值
|
温度 (℃) |
动力粘滞系数 η[kPa·s(10-6)] |
ηT/η20 |
温度校正值 Tp |
温度 (℃) |
动力粘滞系数 η[kPa·s(10-6)] |
ηT/η20 |
温度 校正 值 Tp |
|
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 |
1.516 1.498 1.470 1.449 1.428 1.407 1.387 1.367 1.347 1.328 1.310 1.292 1.272 1.256 1.239 1.223 1.206 1.188 1.175 1.160 1.144 1.130 1.115 1.101 1.088 |
1.501 1.478 1.455 1.435 1.414 1.393 1.373 1.353 1.334 1.315 1.297 1.279 1.261 1.243 1.227 1.211 1.194 1.176 1.168 1.148 1.133 1.119 1.104 1.090 1.077 |
1.17 1.19 1.21 1.23 1.25 1.27 1.28 1.30 1.32 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 1.44 1.46 1.48 1.50 1.52 1.54 1.56 1.58 1.60 1.62 1.64 |
17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 |
1.074 1.061 1.048 1.035 1.022 1.010 0.998 0.986 0.974 0.968 0.952 0.941 0.919 0.899 0.879 0.859 0.841 0.823 0.806 0.789 0.773 0.757 0.742 0.727 |
1.066 1.050 1.038 1.025 1.012 1.000 0.988 0.976 0.964 0.958 0.943 0.932 0.910 0.890 0.870 0.850 0.833 0.815 0.798 0.781 0.765 0.750 0.735 0.720 |
1.66 1.68 1.70 1.72 1.74 1.76 1.78 1.80 1.83 1.85 1.87 1.89 1.94 1.98 2.03 2.07 2.12 2.16 2.21 2.25 2.30 2.34 2.39 2.43 |
|
温度 (℃) |
动力粘滞系数 η[kPa·s(10-6)] |
ηT/η20 |
温度校正值 Tp |
温度 (℃) |
动力粘滞系数 η[kPa·s(10-6)] |
ηT/η20 |
温度校正值 Tp |
|
5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 |
1.516 1.498 1.470 1.449 1.428 1.407 1.387 1.367 1.347 1.328 1.310 1.292 1.272 1.256 1.239 1.223 1.206 1.188 1.175 1.160 1.144 1.130 1.115 1.101 1.088 |
1.501 1.478 1.455 1.435 1.414 1.393 1.373 1.353 1.334 1.315 1.297 1.279 1.261 1.243 1.227 1.211 1.194 1.176 1.168 1.148 1.133 1.119 1.104 1.090 1.077 |
1.17 1.19 1.21 1.23 1.25 1.27 1.28 1.30 1.32 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 1.44 1.46 1.48 1.50 1.52 1.54 1.56 1.58 1.60 1.62 1.64 |
17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 |
1.074 1.061 1.048 1.035 1.022 1.010 0.998 0.986 0.974 0.968 0.952 0.941 0.919 0.899 0.879 0.859 0.841 0.823 0.806 0.789 0.773 0.757 0.742 0.727 |
1.066 1.050 1.038 1.025 1.012 1.000 0.988 0.976 0.964 0.958 0.943 0.932 0.910 0.890 0.870 0.850 0.833 0.815 0.798 0.781 0.765 0.750 0.735 0.720 |
1.66 1.68 1.70 1.72 1.74 1.76 1.78 1.80 1.83 1.85 1.87 1.89 1.94 1.98 2.03 2.07 2.12 2.16 2.21 2.25 2.30 2.34 2.39 2.43 |
13.1.5 当进行不同孔隙比下的渗透试验时,应以孔隙比为纵坐标,渗透系数的对数为横坐标,绘制关系曲线。
13.2 常水头渗透试验
13.2.1 本试验所用的主要仪器设备,应符合下列规定∶
1常水头渗透仪装置∶由金属封底圆筒、金属孔板、滤网、测压管和供水瓶组成(图13.2.1)。金属圆筒内径为10cm,高40cm。当使用其他尺寸的圆筒时,圆筒内径应大于试样*大粒径的10倍。
图13.2.1 常水头渗透装置
1一金属圆筒;2一金属孔板;3—测压孔;4一测压管;5—溢水孔;6—渗水孔;7—调节管;
8—滑动架;9—供水管;10—止水夹;11—温度计;12一砾石层;13一试样;14一量杯;15一供水瓶 13.2.2 常水头渗透试验,应按下列步骤进行∶
1 按本标准图13.2.1装好仪器,量测滤网至筒顶的高度,将调节管和供水管相连,从渗水孔向圆筒充水至高出滤网顶面。
2 取具有代表性的风干土样3～4kg,测定其风干含水率。将风干土样分层装入圆筒内,每层2～3cm,根据要求的孔隙比,控制试样厚度。当试样中含粘粒时,应在滤网上铺2cm厚的粗砂作为过滤层,防止细粒流失。每层试样装完后从渗水孔向圆筒充水至试样顶面,*一层试样应高出测压管3～4cm。并在试样顶面铺2cm砾石作为缓冲层。当水面高出试样顶面时,应继续充水至溢水孔有水溢出。
3 量试样顶面至筒顶高度,计算试样高度,称剩余土样的质量,计算试样质量。
4 检查测压管水位,当测压管与游水孔水位不平时,用吸球调整测压管水位,直至两者水位齐平。
5将调节管提高至溢水孔以上,将供水管放入圆筒内,开止水夹,使水由顶部注入圆筒,降低调节管至试样上部1/3高度处,形成水位差使水渗入试样,经过调节管流出。调节供水管止水夹,使进入圆筒的水量多于溢出的水量,溢水孔始终有水溢出,保持圆筒内水位不变,试样处于常水头下渗透。
6当测压管水位稳定后,测记水位。并计算各测压管之间的水位差。按规定时间记录渗出水量,接取渗出水量时,调节管口不得浸入水中,测量进水和出水处的水温,取平均值。
7降低调节管至试样的中部和下部1/3处,按本条5、6款的步骤重复测定渗出水量和水温,当不同水力坡降下测定的数据接近时,结束试验。
8根据工程需要,改变试样的孔隙比,继续试验。
13.2.3 常水头渗透系数应按下式计算∶
(13.2.3)
式中 kT——水温为T℃时试样的渗透系数(am/s);
Q——时间t秒内的渗出水量(cm³);
L——两测压管中心间的距离(cm);
A——试样的断面积(cm2);
H——平均水位差(cm);
t——时间(s)。
注∶平均水位差 H可按(H1+H2)/2公式计算。
13.2.4标准温度下的渗透系数应按式(13.1.3)计算。
18.2.5 常水头渗透试验的记录格式见附录D表D-21。
13.3变水头渗透试验
13.3.1 本试验所用的主要仪器设备,应符合下列规定∶
1 渗透容器∶由环刀、透水石、套环、上盖和下盖组成。环刀内径61.1mm,高40mm;透水石的渗透系数应大于10-3cm/s。
2变水头装置由渗透容器、受水头管、供水瓶、进水管等组成(图13.3.1)。变水头管的内径应均匀,管径不大于1cm,管外壁应有*小分度为1.0mm的刻度,长度宜为2m左右。
图13.3.1 变水头渗透装置
1—渗透容器;2一进水管夹;3一变水头管;
4一供水瓶;6—接水源管;5一排气水管;7一出水管 13.3.2 试样制备应按本标准第3.1.4条或第3.1.6条的规定进行,并应测定试样的含水率和密度。
13.3.4 变水头渗透试验,应按下列步骤进行;
1 将装有试样的环刀装入渗透容器,用螺母旋紧,要求密封至不漏水不漏气。对不易透水的试样,按本标准第3.2.4条的规定进行抽气饱和;对饱和试样和较易透水的试样,直接用变水头装置的水头进行试样饱和。
2 将渗透容器的进水口与变水头管连接,利用供水瓶中的纯水向进水管注满水,并渗入渗透容器,开排气阀,排除渗透容器底部的空气,直至溢出水中无气泡,关排水阀,放平渗透容器,关进水管夹。
3 向变水头管注纯水。使水升至预定高度,水头高度根据试样结构的疏松程度确定,一般不应大于2m,待水位稳定后切断水源,开进水管夹,使水通过试样,当出水口有水溢出时开始测记变水头管中起始水头高度和起始时间,按预定时间间隔测记水头和时间的变化,并测记出水口的水温。
4将变水头管中的水位变换高度,待水位稳定再进行测记水头和时间变化,重复试验5～6次。当不同开始水头下测定的渗透系数在允许差值范围内时,结束试验。
13.3.4 变水头渗透系数应按下式计算∶
(13.3.4)
式中a——变水头管的断面积(cm2);
2.3——In和log的变换因数;
L——渗径,即试样高度(cm);
t1,t2——分别为测读水头的起始和终止时间(s);
H1,H2——起始和终止水头。
13.3.5 标准温度下的渗透系数应按式(18.1.3)计算。
13.3.6 变水头渗透试验的记录格式见附录D表D-22。
