双环渗透试验计算渗透系数_渗透系数测试双环法

什么是渗透系数渗透系数的测定 ***

渗透系数K是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。那么你对渗透系数了解多少呢?以下是由我整理关于什么是渗透系数的内容，希望大家喜欢!

渗透系数的介绍

渗透系数又称水力传导系数(hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数;η为动力粘滞性系数;ρ为流体密度;g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数10米/昼夜;弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜;不透水的粘土渗透系数0.001米/昼夜。据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。

渗透系数的计算 ***

影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难，通常可通过试验 *** ，包括实验室测定法和现场测定法或 经验 估算法来确定k值。

渗透系数的测定 ***

渗透系数的测定 *** 主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。

1.实验室测定法

目前在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验 *** 很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和"变水头法"两种。

常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。 如图：

试验时，在透明塑料筒中装填截面为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，则

V = Q*t = ν*A*t

根据达西定律，v = k*i，则

V = k*(△h/L)*A*t

从而得出

k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)

常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。

变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化，其装置如图：

水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差△h1，经时间 t 后，再测记终了水头差△h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数 k 的表达式。

设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h，经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为

dVe = -a dh

式中 a 为玻璃管断面积;右端的负号表示水量随△h的减少而增加。

根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：

dVo = k*i*A*dt = k*(△h/L)*A*dt

式中，A——试样断面积;L——试样长度。

根据水流连续原理， 应有dVe = dVo，即得到

k = (a*L/A*t)㏑(△h1/△h2)

或用常用对数表示，则上式可写为

k = 2.3*(a*L/A*t)lg(△h1/△h2)

2. 野外现场测定法

渗水试验(infiltration test)一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易 *** 。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。

试坑法

是在表层干土中挖一个一定深度(30-50厘米)的方形或圆形试坑，坑底要离 潜水 位3-5米，坑底铺2一3厘米厚的反滤粗砂，向试坑内注水，必需使试坑中的水位始终高出坑底约10厘米。为了便于观测坑内水位，在坑底要设置一个标尺。求出单位时间内从坑底渗入的水量Q，除以坑底面积F，即得出平均渗透速度v=Q/F。当坑内水柱高度不大(等于10厘米)时，可以认为水头梯度近于1，因而K(渗透系数)=V。这个 *** 适用于测定毛细压力影响不大的砂类土，如果用在粘性土中，所测定的渗透系数偏高。

单环法

是试坑底嵌入一个高20厘米，直径35.75厘米的铁环，该铁环圈定的面积为1000平方厘米。铁环压入坑底部10厘米深，环壁与土层要紧密接触，环内铺2一3厘米的反滤粗砂。在试验开始时，用马利奥特瓶控制环内水柱，保持在10厘米高度上。试验一直进行到渗入水量Q固定不变为止，就可以按下式计算渗透速度：v=Q/F，所得的渗透速度即为该松散层、岩层的渗透系数值。

双环法

是试坑底嵌入两个铁环，增加一个内环，形成同心环，外环直径可取0.5米, 内环直径可取0.25米。试验时往铁环内注水，用马利奥特瓶控制外环和内环的水柱都保持在同一高度上，(例如10厘米)。根据内环取的的资料按上述 *** 确定松散层、岩层的渗透系数值。由于内环中的水只产生垂直方向的渗入，排除了侧向渗流带的误差，因此，比试坑法和单环法精确度高。内外环之间渗入的水，主要是侧向散流及毛细管吸收，内环则是松散层和岩层在垂直方向的实际渗透。

当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时，可按下式精确计算渗透系数(考虑了毛细压力的附加影响)：K(渗透系数)= QL/ F(H+Z+L)。

式中：

Q-----稳定的渗入水量(立方厘米/分);

F------试坑内环的渗水面积(平方厘米);

Z-----试坑内环中的水厚度(厘米);

H-----毛细管压力(一般等于岩土毛细上升高度的一半)(厘米);

渗透系数的常用测定 *** 有哪些

渗透系数的测定 *** 主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。

1.实验室测定法

目前在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验 *** 很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和变水头法两种。

常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。 如图：

试验时，在透明塑料筒中装填截面为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，则

V = Q*t = ν*A*t

根据达西定律，v = k*i，则

V = k*（△h/L）*A*t

从而得出

k = q*L / A*△h=Q*L /( A*△h)

常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。粘性土由于渗透系数很小，渗透水量很少，用这种试验不易准确测定，须改用变水头试验。

变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化，其装置如图：水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差△h1，经时间 t 后，再测记终了水头差△h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数 k 的表达式。

设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h，经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为

dVe = －a dh

式中 a 为玻璃管断面积；右端的负号表示水量随△h的减少而增加。

根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：

dVo = k*i*A*dt = k*（△h/L）*A*dt

式中，A——试样断面积；L——试样长度。

根据水流连续原理， 应有dVe = dVo，即得到

k = （a*L/A*t）㏑（△h1/△h2）

或用常用对数表示，则上式可写为

k = 2.3*（a*L/A*t）lg（△h1/△h2）

2. 野外现场测定法

渗水试验(infiltration test)一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易 *** 。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。 是试坑底嵌入两个铁环，增加一个内环，形成同心环，外环直径可取0.5米, 内环直径可取0.25米。试验时往铁环内注水，用马利奥特瓶控制外环和内环的水柱都保持在同一高度上，（例如10厘米）。根据内环取的的资料按上述 *** 确定松散层、岩层的渗透系数值。由于内环中的水只产生垂直方向的渗入，排除了侧向渗流带的误差，因此，比试坑法和单环法精确度高。内外环之间渗入的水，主要是侧向散流及毛细管吸收，内环则是松散层和岩层在垂直方向的实际渗透。

当渗水试验进行到渗入水量趋于稳定时，可按下式精确计算渗透系数（考虑了毛细压力的附加影响）：K(渗透系数)= QL/ F(H+Z+L)。

式中：

Q-----稳定的渗入水量(立方厘米/分)；

F------试坑内环的渗水面积(平方厘米)；

Z-----试坑内环中的水厚度(厘米)；

H-----毛细管压力（一般等于岩土毛细上升高度的一半）(厘米)；

L-----试验结束时水的渗入深度（试验后开挖确定）(厘米)。

渗水试验

渗水试验是一种在野外现场测定包气带土（岩）层垂向渗透性的简易 *** 。在研究大气降水、灌水、渠水、暂时性表流对地下水的补给量时，常需进行此种试验。

试验 *** 主要有试坑法、单环法和双环法，其中，前两种 *** 多用于粗粒岩石和砂性土，后一种 *** 主要用于粘性土和其他松散岩层。

（1）试坑法：其 *** 是在试验层中开挖一个截面积不大（0.3～0.5m2）的方形或圆形试坑，不断将水注入坑中，并使坑底的水层厚度保持一定（一般为10cm 厚，图5-11），当单位时间注入水量（即包气带岩层的渗透流量）保持稳定时，则可根据达西渗透定律计算出包气带土层的渗透系数（K），即：

专门水文地质学

其中：

专门水文地质学

式中：Q为稳定渗入流量（m3/d）；V为渗透水流速度（m/d）；ω为渗水坑的底面积，即过水断面面积，m2；I为垂向水力坡度；Hk为包气带岩土层的毛细上升高度（m），可直接测定或用经验数据；Z为渗水坑内水层厚度（m）；L为水从坑底向下渗入的深度（m），可通过试验前在试坑外侧3～4m外和试验后在坑中钻两个小径钻孔取土样，测定其不同深度岩土的含水量（湿度）值的变化，经对比后确定之。

在通常情况下，当渗入水到达潜水面后，Hk=0，又因Z小于L，故由（5-9）式计算求得的水力坡度近似等于1（即I≈1）。于是（5-8）式可写成：

专门水文地质学

（5-10）式说明，在通常条件下，包气带土层的垂向渗透系数（K），实际上等于渗入水在包气带土层中的渗透速度（V），即等于试坑底单位面积上的渗透水量。

由于试坑法直接从试坑中渗水，未考虑渗入水向试坑以外土层中侧向渗入的影响（图5-11），故所求得的K值常常偏大。

（2）环渗法：为了克服试坑法侧向渗水的影响，常采用环渗法，环渗法有单环法和双环法。其中单环法是在试坑中嵌入一个铁环（直径约35.75cm，高一般为0.5m），以减少侧渗，提高精度，双环法的渗水试验装置如图5-12所示，整个装置置于试坑中，装置由内、外圆环及马氏瓶组成。内外环间水体下渗所形成的环状水围幕即可阻止内环水向侧向渗透，使其竖直渗入，以便用内环渗水资料更精确的计算渗透系数（K），马氏瓶为定水头自动给水装置，为防止冲刷，环内还应铺设2cm厚的砾石层。试验时，用两瓶分别向内、外环注水，并记录渗水量，直至流量稳定并延续2～4h，即可停止注水，此时通过内环的稳定渗透速度，就是包气带岩石的渗透系数，即K=V。一般双环法的精度高于单环法。

在野外进行渗水试验时，为了说明试验过程和渗透速度的变化情况，一般要求在试验现场绘制渗透速度（V）随时间（t）变化的过程线（图5-13），其稳定后的V值，即为包气带岩土层的渗透系数（K）。

图5-11 试坑渗水试验示意图

图5-12 双环法试坑渗入试验装置图

1—内环；2—外环；3—自动补充水瓶；4—水量标尺（单位为m）

由于水体下渗时常常不能完全排出岩层中的空气，对渗水试验结果有一定影响。

试坑渗水试验

试坑渗水试验是野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数的一种简易 *** 。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。最常用的是试坑法、单环法和双环法。

试坑法：在松散表层土中挖一圆形试坑，为便于计算坑底的直径可取35.75cm。坑底水平并铺上约2cm厚的砂砾石层作为缓冲层，坑内插上一个小标尺（图13-13），用其控制水层的厚度。试验开始后先往坑内注水，要控制流量连续均衡，并保持坑内水层厚度为一常值，一般不要大于10cm。当注水达到稳定并延续稳定2h，即可结束试验。

单环法：在试坑底嵌入一高为20cm的铁环，其直径可取35.75cm（图13-14）。用单环法可以适当地控制水的侧向扩散，所以试验精度稍好。

图13-13 试坑法渗水试验示意图

图13-14 单环法渗水试验示意图

图13-15 双环法渗水试验示意图

双环法：在试坑底嵌入两个铁环，外环直径可取0.5m，内环直径可取0.25m。试验时同时往内、外铁环内注水（图13-15）控制外环与内环的水柱都保持在同一高度上，并以0.1m为宜。由于外环渗透场的约束作用使内环中的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它比试坑法和单环法的精度都高。

复习参考题

1. 井（孔）抽水试验的目的与任务及其基本原理是什么？

2. 稳定流与非稳定流抽水试验在作法和效果方面有何差别？单孔与多孔抽水试验有什么不同？

混凝土的渗透系数是多少？

根据《混凝土质量控制标准》，国家对混凝土的抗渗等级划分为P4、P6、P8、P10、P12这五个。相应表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0及1.2MPa的静水压力而不渗水,换而言之就是混凝土抗渗试验时一组6个试件中4个试件未出现渗水时不同的更大水压力。

抗渗等级≥P6的混凝土为抗渗混凝土。 一般的污水处理大概P6就可以了。

渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。

扩展资料：

渗透系数的测定 *** 主要分实验室测定和野外现场测定两大类:

1、实验室测定法:目前在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验 *** 很多，但从试验原理上大体可分为常水头法和"变水头法两种。常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。变水头试验法就是试验过程中水头差一直随时间而变化。

2. 野外现场测定法：渗水试验(infiltration test)一般采用试坑渗水试验，是野外测定包气带松散层和岩层渗透系数的简易 *** 。试坑渗水试验常采用的是试坑法、单环法、和双环法。

参考资料来源：福建省住房和建设厅—福建省预拌混凝土质量管理标准（2018）

参考资料来源：百度百科—渗透系数

双环渗透试验计算渗透系数0.0245正常吗

正常。双环渗透试验计算渗透试验的结果更接近实际情况，渗透系数0.0245是正常的，利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。