渗透系数的测定方法

渗透系数的测定方法主要分“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的仪器种类和试验方法很多，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=－adh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(infiltrationtest)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方法。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方法确定松散层、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)。