目的
土具有被水透過的性能稱為土的滲透性。滲透性質是土體的重要的工程性質,決定土體的強度性質和變形、固結性質,滲透問題是土力學的三個重要問題之一,與強度問題、變形問題合成土力學的主要三大問題。滲透試驗主要是測定土體的滲透係數,滲透係數的定義是單位水力坡降的滲透流速,常以cm/s 作為單位。
原理
常水頭滲透試驗原理就是在試驗裝置中測出滲流量,不同點的水頭高度,從而計算出滲流速度和水力梯度,代入以下式計算出滲透係數。
由於土的滲透係數變化範圍很大,自大於10 cm/s到小於10 cm/s,故實驗室內常用兩種不同的試驗裝置進行試驗:常水頭試驗裝置用來測定滲透係數k比較大的無凝聚性土的滲透係數。
試驗採用的純水,應在試驗前用抽氣法或煮沸法脫氣。試驗時的水溫宜高於試驗室溫度3~4°C。
試驗儀器
金屬封底圓筒、金屬孔板、濾網、測壓管和供水瓶金屬圓筒內徑為10cm,高40cm。當使用其他尺寸的圓筒時,圓筒內徑應大於試樣 最大粒徑的10 倍。
1、常水頭滲透儀測定粘質土在常水頭下滲透試驗的滲透係數。主要由上蓋,底座,套座,環刀,透水石,螺桿等組成,該儀器與在壓緊方式上改成中間螺旋桿旋壓,並對同類型儀器不足之處做了適當改進,操作使用更為簡便。
2、滲透容器:由環刀、透水石、套環、上蓋和下蓋組成。環刀內徑61.8mm,高40mm;透水石的滲透係數應大於10-3cm/s)。
3、常水頭裝置;由滲透容器、變水頭管、供水瓶、進水管等組成。變水頭管的內徑應均勻,管徑不大於lcm,管外壁應有最小分度為1.0mm 的刻度,長度宜為2m 左右。
操作步驟
1.裝好儀器並檢查各管路接頭處是否漏水,將調節管與供水管連通,由儀器底部充水至水位略高於金屬孔板,關止水夾。
2.取具有代表性的風乾試樣2500g,稱量準確至1.0g。
3.將試樣分層裝入圓筒,每層厚2-3cm,用木錘輕輕擊實到一定厚度,以控制其孔隙比。
4.每層試樣裝好後連線供水管和調節管,並由調節管中進水,微開止水夾使試樣逐漸飽和。當水面與試樣頂面齊平,關止水夾。飽和時水流不應過急,以免衝動試樣。
5.依上述步驟逐層裝試樣,至試樣高出上測壓孔3-4cm止。在試樣上端放置金屬孔板作緩衝層,待最後一層試樣飽和後,繼續使水位緩緩上升至溢水孔,當有水溢出時,關止水夾。
6.試樣裝好後,量測試樣頂部至儀器上口的剩餘高度,計算試樣淨高。稱剩餘試樣質量準確至1g,計算裝入試樣總質量。
7.靜置數分鐘後,檢查各測壓管水位是否與溢水孔齊平。如不齊平,說明試樣中或測壓管接頭處有集氣阻隔,用吸水球進行吸水排氣處理。
8.提高調節管,使其高於溢水孔。然後將調節管與供水管分開,並將供水管置於金屬圓筒內。開止水夾,使水由上部注入金屬圓筒內。
9.降低調節管口,使位於試樣上部1/3處,造成水位差。水即滲過試樣,經調節管流出。在滲透過程中應調節供水管夾,使供水管流量略多於溢出水量。溢水孔應始終有餘水溢出以保持常水位。
10.測壓管水位穩定後,記錄測壓管水位。計算各測壓管間的水位差。
11.開動秒表,同時用量筒接取經一定時間的滲透水量,並重複1次。接取滲透水量時,調節管口不可沒入水中。
12.降低調節管管口至試樣中部及下部處,以改變水力坡降。按10和11規定重複進行測定。
注意事項
(1) 常水頭試驗中,每次測得的水頭h1和h2的差值應大於10cm;
(2) 常水頭試驗過程中,若發現水流過快或出水口有混濁現象,應立即檢查有無漏水或試樣中是否出現集中滲流,若有,應重新制樣試驗;
(3) 滲透試驗一定要用無氣水作試驗,否則,試驗過程中水中的氣泡會在試樣內集中,使測得的滲透係數隨滲透時間的延長不斷減小,產生不允許的試驗誤差;
(4) 試驗過程中,由於滲透力的作用,使土的乾密度發生變化,從而使滲透係數發生變化,因此,滲透試驗的時間不能太長,水頭差不能太大;
(5) 規範規定採用水溫20°C或10°C時的滲透係數作為標準滲透係數。