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水利水電雙環(huán)法測野外滲透系數(shù)

閱讀:2274      發(fā)布時間:2015-9-22
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水利水電工程試坑雙環(huán)注水試驗裝置

 

水利水電雙環(huán)法測野外滲透系數(shù)

一、實驗?zāi)康暮鸵饬x

雙環(huán)法試驗是野外測定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)的常用的簡易方法,試驗的結(jié)果更接近實際情況。利用這個試驗資料研究區(qū)域性水均衡以及水庫、灌區(qū)、渠道滲漏量等都是十分重要的。

二、實驗方法

野外測定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)zui常用的是試坑法,單環(huán)法和雙環(huán)法。其中雙環(huán)法的精度zui高。

三、實驗原理

在一定的水文地質(zhì)邊界以內(nèi),向地表松散巖層進(jìn)行注水,使?jié)B入的水量達(dá)到穩(wěn)定,即單位時間的滲入水量近似相等時,再利用達(dá)西定律的原理求出滲透系數(shù)(K)值。

在坑底嵌入兩個高約20cm,直徑分別為0.25m0.5m的鐵環(huán),試驗時同時往內(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水,并保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在同一高度,以0.1m為宜,由于外環(huán)滲透場的約束作用使內(nèi)環(huán)的水只能垂向滲入,因而排除了側(cè)向滲流的誤差,因此它比試坑法和單環(huán)法的精度都高。

 

1雙環(huán)法滲水試驗示意圖

四、實驗儀器

雙環(huán)、鐵鍬、尺子、水桶、膠帶、橡皮管

五、實驗步驟

1)選擇試驗場地,在潛水埋藏深度大于5m的地方為好。如果潛水埋深小于2m時,因滲透路徑太短,測得的滲透系數(shù)不真實,就不要使用滲水試驗。

2)按雙環(huán)法滲水試驗示意圖,安裝好試驗裝置。

3)往內(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水,并保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在同一高度,以0.1m為宜。

4)按一定的時間間隔觀測滲入水量。開始時因滲入量大,觀測間隔時間要短,稍后可按一定時間間隔比如每10分鐘觀測一次,直至單位時間滲入水量達(dá)到相對穩(wěn)定,再延續(xù)24小時即可結(jié)束試驗。

六、注意事項

1)隨時保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在0.1m的同一高度。

2)向供水瓶注水時,做好水量轉(zhuǎn)換的換算

七、實驗成果

1)野外滲水試驗的記錄格式見表1。

1 野外滲水試驗記錄

工程名稱                    試驗者         

工程編號                    計算者           

試驗日期                    校核者           

 

試驗次數(shù)

經(jīng)過的時間

(s)

滲透流量

m3/min

滲透速度

m/min

滲透系數(shù)

m/min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

注:A-雙環(huán)內(nèi)徑面積(314cm2 I是水力梯度,

2)計算滲透系數(shù)

根據(jù)達(dá)西定律:               k=Q/AI 

式中 Q-穩(wěn)定滲流量(m3/min);

     K-滲透系數(shù)(m/min);

     A-雙環(huán)內(nèi)徑面積(m2);

     Z-滲坑內(nèi)水層厚度(m);

     L-在試驗時間段內(nèi),水由試坑底向土層中滲透的深度(m);

     Hk-水向干土中滲透時,所產(chǎn)生的毛細(xì)壓力,以水柱高表示(m);

L值可在試驗后用手搖鉆取樣,測定其含水量變化得知。Hk按表2確定。如果當(dāng)試驗層為粗砂或粗砂卵石層,而試坑中水層厚度為10cm時,HkZL相比則很小I近似等于1,則

K=Q/A=V(滲透速度)

若試驗層是粘性土類,可按Hk的實際數(shù)值代入公式計算得出I值,再利用 求得滲透系數(shù)(K)。

2. 不同巖性毛細(xì)壓力Hk

巖石名稱

Hkm

巖石名稱

Hkm

重亞粘土

輕亞粘土

重亞砂土

輕亞砂土

≈1.0

0.8

0.6

0.4

細(xì)粒粘土質(zhì)砂

粉砂

細(xì)砂

中砂

0.3

0.2

0.1

0.05

3)成果

繪制試坑平面位置圖;

計算滲透系數(shù)。

為了解在滲水試驗過程中滲透流量及滲透速度隨時間的變化,繪制滲透流量及滲透速度隨的歷時曲線。

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