水利水電雙環(huán)法測野外滲透系數(shù)

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、實驗目的和意義

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)，向地表松散巖層進行注水，使?jié)B入的水量達到穩(wěn)定，即單位時間的滲入水量近似相等時，再利用達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0.25m和0.5m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，因而排除了側向滲流的誤差，因此它比試坑法和單環(huán)法的精度都高。

圖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到相對穩(wěn)定，再延續(xù)2～4小時即可結束試驗。

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，做好水量轉換的換算

七、實驗成果

（1）野外滲水試驗的記錄格式見表1。

表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           

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）；

     H_k－水向干土中滲透時，所產(chǎn)生的毛細壓力，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。H_k按表2確定。如果當試驗層為粗砂或粗砂卵石層，而試坑中水層厚度為10cm時，H_k與Z及L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H_k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）。

表2. 不同巖性毛細壓力H_k表

（3）成果

①繪制試坑平面位置圖；

②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。