什么是渗透系数 渗透系数的测定方法

什么是渗透系数 渗透系数的测定方法

渗透系数渗透系数 渗透系数正文表示岩土透水性能的数量指标.亦称水力传导度.可由达西定律求得：q＝KI式中q为单位渗流量,也称渗透速度（米/日）;K为渗透系数（米/日）；I为水力坡度,无量纲.可见,当I＝1时,q＝K,表明渗透系数在数值上等于水力坡度为1时,通过单位面积的渗流量.岩土的渗透系数愈大,透水性越强,反之越弱.渗透系数的大小主要不取决于岩土空隙度的值,而取决于空隙的大小、形状和连通性,也取决于水的粘滞性和容量,因此,温度变化,水中有机物、无机物的成分和含量多少,均对渗透系数有影响.在均质含水层中,不同地点具有相同的渗透系数;在非均质含水层中,渗透系数与水流方向无关,而在各向异性含水层中,同一地点当水流方向不同时,具有不同的渗透系数值.一般说来,对于同一性质的地下水饱和带中一定地点的渗透系数是常数；而非饱和带的渗透系数随岩土含水量而变,含水量减少时渗透系数急剧减少.渗透系数是含水层的一个重要参数,当计算水井出水量、水库渗漏量时都要用到渗透系数数值.渗透系数的测定方法很多,可以归纳为野外测定和室内测定两类.室内测定法主要是对从现场取来的试样进行渗透试验.野外测定法是依据稳定流和非稳定流理论,通过抽水试验(在水井中抽水,并观测抽水量和井水位)等方法,求得渗透系数.与渗透系数密切相关的另一参数为导水系数(coef-ficientoftransmissivity),它是渗透系数与含水层厚度的乘积,多用在地下水流的计算公式中.对某一垂直于地下水流向的断面来说,导水系数相当于水力坡度等于1时流经单位宽度含水层的地下水流量.导水系数大,表明在同样条件下,通过含水层断面的水量大,反之则小.导水系数只有当地下水二维流动时才有意义,对于三维流动是没有意义的.渗透系数配图渗透系数

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 = －a dh 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(infiltration test)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)。

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