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土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)—滲透試驗(yàn)
發(fā)布者:滄州泰鼎恒業(yè)試驗(yàn)儀器有限公司  發(fā)布時(shí)間:2021-03-23 22:21:44

 13 滲透試驗(yàn) 13.1 一般規(guī)定
13.1.1 常水頭滲透試驗(yàn)適用于粗粒土,變水頭滲透試驗(yàn)適用于細(xì)粒土。
13.1.2 本試驗(yàn)采用的純水,應(yīng)在武驗(yàn)前用抽氣法或煮沸法脫氣試驗(yàn)時(shí)的水溫宜高于試驗(yàn)室溫度3~4℃。
13.1.3本試驗(yàn)以水溫20℃為標(biāo)準(zhǔn)溫度,標(biāo)準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算∶
           (13.1.3)
式中k20——標(biāo)準(zhǔn)溫度時(shí)試樣的滲透系數(shù)(cm/s);
        ηT——T℃時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)(kPa·s);
      η20——20℃時(shí)水的動(dòng)力粘滯系數(shù)(kPa·s)。
粘滯系數(shù)比ηT20查表13.1.3。
13.1.3 水的動(dòng)力粘滯系數(shù)、粘滯系數(shù)比、溫度校正值

溫度
(℃)
 
動(dòng)力粘滯系數(shù)
η[kPa·s(10-6)]
 
 
ηT20 溫度校正值
Tp
 
溫度
(℃)
 
 
動(dòng)力粘滯系數(shù)
η[kPa·s(10-6)]
 
ηT20 溫度
校正

Tp


5.0
 
5.5
 
6.0
 
6.5
 
7.0
 
7.5
 
8.0
 
8.5
 
9.0
 
9.5
 
10.0
 
10.5
 
11.0
 
11.5
 
12.0
 
12.5
 
13.0
 
13.5
 
14.0
 
14.5
 
15.0
 
15.5
 
16.0
 
16.5
 
17.0
 
 
 
 
1.516
 
1.498
 
1.470
 
1.449
 
1.428
 
1.407
 
1.387
 
1.367
 
1.347
 
1.328
 
1.310
 
1.292
 
1.272
 
1.256
 
1.239
 
1.223
 
1.206
 
1.188
 
1.175
 
1.160
 
1.144
 
1.130
 
1.115
 
1.101
 
1.088
 
 
1.501
 
1.478
 
1.455
 
1.435
 
1.414
 
1.393
 
1.373
 
1.353
 
1.334
 
1.315
 
1.297
 
1.279
 
1.261
 
1.243
 
1.227
 
1.211
 
1.194
 
1.176
 
1.168
 
1.148
 
1.133
 
1.119
 
1.104
 
1.090
 
1.077
 
 


1.17
 
1.19
 
1.21
 
1.23
 
1.25
 
1.27
 
1.28
 
1.30
 
1.32
 
1.34
 
1.36
 
1.38
 
1.40
 
1.42
 
1.44
 
1.46
 
1.48
 
1.50
 
1.52
 
1.54
 
1.56
 
1.58
 
1.60
 
1.62
 
1.64

 
17.5
 
18.0
 
18.5
 
19.0
 
19.5
 
20.0
 
20.5
 
21.0
 
21.5
 
22.0
 
22.5
 
23.0
 
24.0
 
25.0
 
26.0
 
27.0
 
28.0
 
29.0
 
30.0
 
31.0
 
32.0
 
33.0
 
34.0
 
35.0
 
 
1.074
 
1.061
 
1.048
 
1.035
 
1.022
 
1.010
 
0.998
 
0.986
 
0.974
 
0.968
 
0.952
 
0.941
 
0.919
 
0.899
 
0.879
 
0.859
 
0.841
 
0.823
 
0.806
 
0.789
 
0.773
 
0.757
 
0.742
 
0.727
 
 
1.066
 
1.050
 
1.038
 
1.025
 
1.012
 
1.000
 
0.988
 
0.976
 
0.964
 
0.958
 
0.943
 
0.932
 
0.910
 
0.890
 
0.870
 
0.850
 
0.833
 
0.815
 
0.798
 
0.781
 
0.765
 
0.750
 
0.735
 
0.720
 
1.66
 
1.68
 
1.70
 
1.72
 
1.74
 
1.76
 
1.78
 
1.80
 
1.83
 
1.85
 
1.87
 
1.89
 
1.94
 
1.98
 
2.03
 
2.07
 
2.12
 
2.16
 
2.21
 
2.25
 
2.30
 
2.34
 
2.39
 
2.43

 
 
 
溫度
 
(℃)
 
動(dòng)力粘滯系數(shù)
η[kPa·s(10-6)]
 
 
 
 
ηT20
溫度校正值
 
Tp
 
溫度
(℃)
 
 
動(dòng)力粘滯系數(shù)
 
η[kPa·s(10-6)]
 
 
 
ηT20
溫度校正值
 
Tp


5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
16.0
16.5
17.0
 
 
 
 
1.516
1.498
1.470
1.449
1.428
1.407
1.387
1.367
1.347
1.328
1.310
1.292
1.272
1.256
1.239
1.223
1.206
1.188
1.175
1.160
1.144
1.130
1.115
1.101
1.088
 
 
1.501
1.478
1.455
1.435
1.414
1.393
1.373
1.353
1.334
1.315
1.297
1.279
1.261
1.243
1.227
1.211
1.194
1.176
1.168
1.148
1.133
1.119
1.104
1.090
1.077
 
 
1.17
1.19
1.21
1.23
1.25
1.27
1.28
1.30
1.32
1.34
1.36
1.38
1.40
1.42
1.44
1.46
1.48
1.50
1.52
1.54
1.56
1.58
1.60
1.62
1.64
17.5
18.0
18.5
19.0
19.5
20.0
20.5
21.0
21.5
22.0
22.5
23.0
24.0
25.0
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0
31.0
32.0
33.0
34.0
35.0
1.074
1.061
1.048
1.035
1.022
1.010
0.998
0.986
0.974
0.968
0.952
0.941
0.919
0.899
0.879
0.859
0.841
0.823
0.806
0.789
0.773
0.757
0.742
0.727
 
 
1.066
1.050
1.038
1.025
1.012
1.000
0.988
0.976
0.964
0.958
0.943
0.932
0.910
0.890
0.870
0.850
0.833
0.815
0.798
0.781
0.765
0.750
0.735
0.720
1.66
1.68
1.70
1.72
1.74
1.76
1.78
1.80
1.83
1.85
1.87
1.89
1.94
1.98
2.03
2.07
2.12
2.16
2.21
2.25
2.30
2.34
2.39
2.43
 
  13.1.4 根據(jù)計(jì)算的滲透系數(shù),應(yīng)取3~4個(gè)在允許差值范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)的平均值,作為試樣在該孔隙比下的滲透系數(shù)(允許差值不大于2×10-n)。?
13.1.5 當(dāng)進(jìn)行不同孔隙比下的滲透試驗(yàn)時(shí),應(yīng)以孔隙比為縱坐標(biāo),滲透系數(shù)的對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo),繪制關(guān)系曲線。
13.2 常水頭滲透試驗(yàn)
13.2.1 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備,應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1常水頭滲透儀裝置∶由金屬封底圓筒、金屬孔板、濾網(wǎng)、測(cè)壓管和供水瓶組成(圖13.2.1)。金屬圓筒內(nèi)徑為10cm,高40cm。當(dāng)使用其他尺寸的圓筒時(shí),圓筒內(nèi)徑應(yīng)大于試樣最大粒徑的10倍。

 
  圖13.2.1 常水頭滲透裝置
1一金屬圓筒;2一金屬孔板;3—測(cè)壓孔;4一測(cè)壓管;5—溢水孔;6—滲水孔;7—調(diào)節(jié)管;
8—滑動(dòng)架;9—供水管;10—止水夾;11—溫度
計(jì);12一礫石層;13一試樣;14一量杯;15一供水瓶
13.2.2 常水頭滲透試驗(yàn),應(yīng)按下列步驟進(jìn)行∶
1 按本標(biāo)準(zhǔn)圖13.2.1裝好儀器,量測(cè)濾網(wǎng)至筒頂?shù)母叨?,將調(diào)節(jié)管和供水管相連,從滲水孔向圓筒充水至高出濾網(wǎng)頂面。
2 取具有代表性的風(fēng)干土樣3~4kg,測(cè)定其風(fēng)干含水率。將風(fēng)干土樣分層裝入圓筒內(nèi),每層2~3cm,根據(jù)要求的孔隙比,控制試樣厚度。當(dāng)試樣中含粘粒時(shí),應(yīng)在濾網(wǎng)上鋪2cm厚的粗砂作為過(guò)濾層,防止細(xì)粒流失。每層試樣裝完后從滲水孔向圓筒充水至試樣頂面,最后一層試樣應(yīng)高出測(cè)壓管3~4cm。并在試樣頂面鋪2cm礫石作為緩沖層。當(dāng)水面高出試樣頂面時(shí),應(yīng)繼續(xù)充水至溢水孔有水溢出。
3 量試樣頂面至筒頂高度,計(jì)算試樣高度,稱剩余土樣的質(zhì)量,計(jì)算試樣質(zhì)量。
4 檢查測(cè)壓管水位,當(dāng)測(cè)壓管與游水孔水位不平時(shí),用吸球調(diào)整測(cè)壓管水位,直至兩者水位齊平。
5將調(diào)節(jié)管提高至溢水孔以上,將供水管放入圓筒內(nèi),開(kāi)止水夾,使水由頂部注入圓筒,降低調(diào)節(jié)管至試樣上部1/3高度處,形成水位差使水滲入試樣,經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)管流出。調(diào)節(jié)供水管止水夾,使進(jìn)入圓筒的水量多于溢出的水量,溢水孔始終有水溢出,保持圓筒內(nèi)水位不變,試樣處于常水頭下滲透。
6當(dāng)測(cè)壓管水位穩(wěn)定后,測(cè)記水位。并計(jì)算各測(cè)壓管之間的水位差。按規(guī)定時(shí)間記錄滲出水量,接取滲出水量時(shí),調(diào)節(jié)管口不得浸入水中,測(cè)量進(jìn)水和出水處的水溫,取平均值。
7降低調(diào)節(jié)管至試樣的中部和下部1/3處,按本條5、6款的步驟重復(fù)測(cè)定滲出水量和水溫,當(dāng)不同水力坡降下測(cè)定的數(shù)據(jù)接近時(shí),結(jié)束試驗(yàn)。
8根據(jù)工程需要,改變?cè)嚇拥目紫侗?,繼續(xù)試驗(yàn)。
13.2.3 常水頭滲透系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算∶
               (13.2.3)
式中 kT——水溫為T(mén)℃時(shí)試樣的滲透系數(shù)(am/s);
         Q——時(shí)間t秒內(nèi)的滲出水量(cm³);
         L——兩測(cè)壓管中心間的距離(cm);
         A——試樣的斷面積(cm2);
        H——平均水位差(cm);
         t——時(shí)間(s)。
注∶平均水位差 H可按(H1+H2)/2公式計(jì)算。
13.2.4標(biāo)準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)應(yīng)按式(13.1.3)計(jì)算。
18.2.5 常水頭滲透試驗(yàn)的記錄格式見(jiàn)附錄D表D-21。
13.3變水頭滲透試驗(yàn)
13.3.1 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備,應(yīng)符合下列規(guī)定∶
1 滲透容器∶由環(huán)刀、透水石、套環(huán)、上蓋和下蓋組成。環(huán)刀內(nèi)徑61.1mm,高40mm;透水石的滲透系數(shù)應(yīng)大于10-3cm/s。
2變水頭裝置由滲透容器、受水頭管、供水瓶、進(jìn)水管等組成(圖13.3.1)。變水頭管的內(nèi)徑應(yīng)均勻,管徑不大于1cm,管外壁應(yīng)有最小分度為1.0mm的刻度,長(zhǎng)度宜為2m左右。

 
圖13.3.1 變水頭滲透裝置
1—滲透容器;2一進(jìn)水管夾;3一變水頭管;
4一供水瓶;6—接水源管;5一排氣水管;7一出水管
13.3.2 試樣制備應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1.4條或第3.1.6條的規(guī)定進(jìn)行,并應(yīng)測(cè)定試樣的含水率和密度。
13.3.4 變水頭滲透試驗(yàn),應(yīng)按下列步驟進(jìn)行;
1 將裝有試樣的環(huán)刀裝入滲透容器,用螺母旋緊,要求密封至不漏水不漏氣。對(duì)不易透水的試樣,按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2.4條的規(guī)定進(jìn)行抽氣飽和;對(duì)飽和試樣和較易透水的試樣,直接用變水頭裝置的水頭進(jìn)行試樣飽和。
2 將滲透容器的進(jìn)水口與變水頭管連接,利用供水瓶中的純水向進(jìn)水管注滿水,并滲入滲透容器,開(kāi)排氣閥,排除滲透容器底部的空氣,直至溢出水中無(wú)氣泡,關(guān)排水閥,放平滲透容器,關(guān)進(jìn)水管夾。
3 向變水頭管注純水。使水升至預(yù)定高度,水頭高度根據(jù)試樣結(jié)構(gòu)的疏松程度確定,一般不應(yīng)大于2m,待水位穩(wěn)定后切斷水源,開(kāi)進(jìn)水管夾,使水通過(guò)試樣,當(dāng)出水口有水溢出時(shí)開(kāi)始測(cè)記變水頭管中起始水頭高度和起始時(shí)間,按預(yù)定時(shí)間間隔測(cè)記水頭和時(shí)間的變化,并測(cè)記出水口的水溫。
4將變水頭管中的水位變換高度,待水位穩(wěn)定再進(jìn)行測(cè)記水頭和時(shí)間變化,重復(fù)試驗(yàn)5~6次。當(dāng)不同開(kāi)始水頭下測(cè)定的滲透系數(shù)在允許差值范圍內(nèi)時(shí),結(jié)束試驗(yàn)。
13.3.4 變水頭滲透系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算∶
              (13.3.4)
式中a——變水頭管的斷面積(cm2);
    2.3——In和log的變換因數(shù);
       L——滲徑,即試樣高度(cm);
t1,t2——分別為測(cè)讀水頭的起始和終止時(shí)間(s);
H1,H2——起始和終止水頭。
13.3.5 標(biāo)準(zhǔn)溫度下的滲透系數(shù)應(yīng)按式(18.1.3)計(jì)算。
13.3.6 變水頭滲透試驗(yàn)的記錄格式見(jiàn)附錄D表D-22。

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