16  渗 透 试 验

                                 16.1  一 般 规 定

16.1.1      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。

16.1.2      试验用水宜采用实际作用于土中的天然水。有困难时， 可用纯水或经过滤的清水。在试验前必须用抽气法或煮沸法进行脱气。试验时的水温宜高于室温3℃~4℃。

16.1.3       渗透系数的允许差值应为±2.0×10^-ncm/s,  在测得的结果中取3个～4个在允许差值范围内的数据，求得其平均 值，作为试样在该孔隙比e 时的渗透系数。

16.1.4      本试验应以水温20℃为标准温度，计算标准温度下的渗 透系数。

16.2  常水头渗透试验

16.2.1      本试验所用的仪器设备应符合下列规定：

1   常水头渗透仪装置：封底圆筒的尺寸参数应符合现行国家 标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T 15406 的规定；当使用其他尺寸的圆筒时，圆筒内径应大于试样粒径的 10倍；玻璃测压管内径为0.6cm, 分度值为0. 1cm (图16.2.1);

2    天平：称量5000g, 分度值1.0g;

3    温度计：分度值0.5℃;

4    其他：木锤、秒表。

16.2.2   常水头渗透试验应按下列步骤进行：

1   应先装好仪器(图16.2. 1),并检查各管路接头处是否漏水。将调节管与供水管连通，由仪器底部充水至水位略高于金属 孔板，关止水夹。

图16.2.1 常水头渗透装置

1一封底金属圆筒；2一金属孔板；3一测压孔；4一玻璃测压管；5一溢水孔；6—渗水孔；

7一调节管；8—滑动支架；9-供水瓶；10一供水管；11—止水夹；

12—容量为500ml.的量筒；13—温度计；14一试样；15一砾石层

2    取具有代表性的风干试样3kg～4kg,  称量准确至1.0g, 并测定试样的风干含水率。

3    将试样分层装入圆筒，每层厚2cm～3cm,  用木锤轻轻击 实到一定的厚度，以控制其孔隙比。试样含黏粒较多时，应在金属 孔板上加铺厚约2cm 的粗砂过渡层，防止试验时细粒流失，并量 出过渡层厚度。

4    每层试样装好后，连接供水管和调节管，并由调节管中进 水，微开止水夹，使试样逐渐饱和。当水面与试样顶面齐平，关止水夹。饱和时水流不应过急，以免冲动试样。

   5  按照本标准第16.2.2条第1款～第4款的规定逐层装试 样，至试样高出上测压孔3cm～4cm为止。在试样上端铺厚约2cm 砾石作缓冲层。待层试样饱和后，继续使水位缓缓上升至溢水孔。当有水溢出时，关止水夹。

6 试样装好后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, 计算装入试样总质量。

7  静置数分钟后，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平。不 齐平时，说明试样中或测压管接头处有集气阻隔，用吸水球进行吸水排气处理。

8  提高调节管，使其高于溢水孔，然后将调节管与供水管分开，并 将供水管置于金属圆筒内。开止水夹，使水由上部注入金属圆筒内。

9  降低调节管口，使其位于试样上部1/3高度处，造成水位差使 水渗入试样，经调节管流出。在渗透过程中应调节供水管夹，使供水 管流量略多于溢出水量。溢水孔应始终有余水溢出，以保持常水位。

10  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。

11  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。接取渗透水量时，调节管口不得浸入水中。

12  测记进水与出水处的水温，取平均值。

13  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，按本标准第16.2.2条第9款～第12款规定重复进行测定。

14  根据需要，可装数个不同孔隙比的试样，进行渗透系数的 测定。

16.2.3  常水头渗透试验渗透系数应按下列公式计算：

             (16.2.3-1) 

式中：k_T—— 水温 T℃ 时试样的渗透系数(cm/s);

                                (16.2.3-2)

   Q——时间t秒内的渗透水量(cm³);

L—— 渗径(cm), 等于两测压孔中心间的试样高度； 

A——试样的断面积(cm²);

t——时间(s);

H₁ 、H₂——水位差(cm);

K₂₀——标准温度(20℃)时试样的渗透系数(cm/s);

η_T——T℃时水的动力黏滞系数(1×10 ^-6kPa · s);

η₂₀——20℃时水的动力黏滞系数(1×10^-6kPa · s)。

比值η_T/η₂₀ 与温度的关系应按本标准表8.3.5-1执行。

16.2.4    当进行不同孔隙比下的渗透试验时，可在半对数坐标上绘制以孔隙比为纵坐标，渗透系数为横坐标的e-k 关系曲线图。

16.2.5 常水头渗透试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.24 的规定。

16.3 变水头渗透试验

16.3.1      本试验所用的仪器设备(图16.3.1)应符合下列规定：

图16.3.1 变水头渗透装置

1一变水头管；2一渗透容器；3一供水瓶；4一接水源管；5一进水管夹；6一排气管；7一出水管

      1  渗透容器：由环刀、透水板、套筒及上、下盖组成；

2  水头装置：变水头管的内径，根据试样渗透系数选择不同 尺寸，且不宜大于1cm, 长度为1.0m以上，分度值为1.0mm;

3  其他：切土器、秒表、温度计、削土刀、凡士林。

16.3.2  变水头渗透试验应按下列步骤进行：

1  用环刀在垂直或平行土样层面切取原状试样或扰动土制备成给定密度的试样，进行充分饱和。切土时，应尽量避免结构扰 动，不得用削土刀反复涂抹试样表面。

2  将容器套筒内壁涂一薄层凡士林，将盛有试样的环刀推入 套筒，压入止水垫圈。把挤出的多余凡士林小心刮净。装好带有 透水板的上、下盖，并用螺丝拧紧，不得漏气漏水。

3 把装好试样的渗透容器与水头装置连通。利用供水瓶中 的水充满进水管，水头高度根据试样结构的疏松程度确定，不应大 于2m, 待水头稳定后注入渗透容器。开排气阀，将容器侧立，排除 渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡。关排气阀，放平渗透 容器。

4  在一定水头作用下静置一段时间，待出水管口有水溢出 时，再开始进行试验测定。

5  将水头管充水至需要高度后，关止水夹5(2),开时测记变水 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。如此连续测记2次～3次后，再使水 头管水位回升至需要高度，再连续测记数次，重复试验5次～6次 以上。

16.3.3  变水头渗透试验渗透系数应按下列公式计算：

      (16.3.3-1)

 式中：a—— 变水头管截面积(cm²);

                          (16.3.3-2) 

L—— 渗径(cm), 等于试样高度；

H_b1—— 开始时水头(cm);

H_b2—— 终止时水头(cm)。

16.3.4  变水头渗透试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.25的规定。