水電站土石混合體雙環注水試驗設備改進

水電站土石混合體雙環注水試驗設備改進針對西南地區某大型水電站近壩段內一土石混合體構成的滑坡,利用改進的雙環注水試驗設備進行了現場滲透試驗。試驗中在滑體和滑帶的不同部位分別布置了4個試驗點和6個試驗點。試驗結果表明：土石混合體的滲透系數較大,接近無黏性粗粒土的滲透系數,并且滑體處平均滲透系數是滑帶處的3～4倍。結合室內顆粒分析試驗對滑體和滑帶土進行的分析表明,低于5 mm粒徑的細顆粒含量、密度、顆粒形狀及物質來源等因素導致兩者滲透系數差異的主要原因。KS-500型試(shi)坑雙環(huan)注水試(shi)驗裝置 雙環法測野(ye)外滲透系(xi)數 一、實驗(yan)目(mu)的和意義 雙環法試(shi)(shi)驗是(shi)野外測定包氣(qi)帶(dai)非飽和松(song)散(san)巖層的(de)(de)滲透系(xi)數的(de)(de)常用的(de)(de)簡易方(fang)法，試(shi)(shi)驗的(de)(de)結果更接近實際情況(kuang)。利用這個試(shi)(shi)驗資料研究(jiu)區(qu)域性(xing)水(shui)均衡以及(ji)水(shui)庫、灌區(qu)、渠道滲漏量等都是(shi)十分重(zhong)要(yao)的(de)(de)。供應商滄州森眾試(shi)(shi)驗儀器有限公司 二、實驗方法 野外測(ce)定包氣(qi)帶非飽和松散(san)巖層的滲透系(xi)數常用的是試坑(keng)法，單環(huan)(huan)(huan)法和雙環(huan)(huan)(huan)法。其中雙環(huan)(huan)(huan)法的精(jing)度zui高。 三、實(shi)驗原(yuan)理 在一定(ding)(ding)的水(shui)(shui)(shui)文地質邊界(jie)以內，向地表(biao)松散巖層進行注水(shui)(shui)(shui)，使(shi)滲(shen)入的水(shui)(shui)(shui)量達(da)到(dao)穩定(ding)(ding)，即單位時間(jian)的滲(shen)入水(shui)(shui)(shui)量近似相(xiang)等時，再利用(yong)達(da)西定(ding)(ding)律的原理求出滲(shen)透系數（K）值。 在坑底(di)嵌(qian)入(ru)兩個(ge)高(gao)約(yue)20cm，直徑分別為0.25m和0.5m的鐵環(huan)，試驗時(shi)同時(shi)往內、外鐵環(huan)內注(zhu)水(shui)，并保持內外環(huan)的水(shui)柱都保持在同一(yi)高度(du)，以0.1m為(wei)宜，由于外環滲透場的(de)(de)約束作用(yong)使內環的(de)(de)水(shui)只能垂向(xiang)滲入，因(yin)而(er)排除了(le)側(ce)向(xiang)滲流的(de)(de)誤差，因(yin)此(ci)它比(bi)試坑法和單環法的(de)(de)精(jing)度(du)都高。 圖1雙環(huan)法滲水試驗示意圖 四(si)、實驗(yan)儀器 雙環、鐵鍬、尺子、水(shui)桶、膠帶(dai)、橡(xiang)皮(pi)管(guan) 五、實(shi)驗步(bu)驟 （1）選(xuan)擇試驗場地，zui好在潛水埋藏深度大(da)于5m的(de)地方為(wei)好。如果潛水埋深小(xiao)于2m時(shi)，因滲透路徑太短，測得的滲透系(xi)數不真實，就不要使用滲水試驗(yan)。 （2）按雙(shuang)環法滲水試(shi)驗示(shi)意圖，安裝(zhuang)好試(shi)驗裝(zhuang)置(zhi)。 （3）往內、外(wai)鐵環(huan)內注水，并保持內外(wai)環(huan)的水柱都保持在(zai)同一高度(du)，以0.1m為宜。 （4）按一定(ding)的時(shi)(shi)(shi)間間隔(ge)(ge)(ge)觀測(ce)滲入水(shui)量。開(kai)始時(shi)(shi)(shi)因滲入量大，觀測(ce)間隔(ge)(ge)(ge)時(shi)(shi)(shi)間要短，稍后可(ke)按一定(ding)時(shi)(shi)(shi)間間隔(ge)(ge)(ge)比如(ru)每10分鐘觀測一次，直至單(dan)位時間(jian)滲入水量達到相(xiang)對(dui)穩定，再延續(xu)2～4小時即可結束試驗。 六、注意事項 （1）隨時(shi)保持內(nei)外環的水柱都保持在0.1m的同(tong)一高度(du)。 （2）向(xiang)供水(shui)瓶注水(shui)時(shi)，做好水(shui)量轉換的換算 七、實驗成果 （1）野外滲水(shui)試驗(yan)的記(ji)錄格式見表1。 表1 野外(wai)滲水試驗記錄(lu) 工程名稱 試驗者 工程編號 計算者 試驗日(ri)期 校核者 試驗次數 經過的時(shi)間 (s) 滲透流量 m3/min 滲透(tou)速度 m/min 滲透系數 m/min 注：A雙環(huan)內徑面(mian)積(ji)（314cm2） I是水力(li)梯度, （2）計(ji)算滲(shen)透系數 根據達(da)西定律： k=Q/AI 式中 Q穩定滲流(liu)量（m3/min）； K滲透系數（m/min）； A雙環內徑面積（m2）； Z滲坑內(nei)水層(ceng)厚度(du)（m）； L在(zai)試驗時間段(duan)內，水由試坑底(di)向土層中滲透的深度（m）； Hk水向干土(tu)中滲透(tou)時(shi)，所產生的毛細壓力，以水柱高(gao)表(biao)示(shi)（m）； L值可在試驗后用手(shou)搖鉆取樣(yang)，測(ce)定其含水量變化得知。Hk按表(biao)2確定。如果當(dang)試(shi)驗層(ceng)為(wei)粗砂或粗砂卵(luan)石層(ceng)，而試(shi)坑中水層(ceng)厚度為(wei)10cm時，Hk與Z及(ji)L相比則(ze)很小I近似等于1，則 K=Q/A=V（滲透速度(du)） 若試驗(yan)層是粘(zhan)性土類，可按(an)Hk的(de)實(shi)際數值代入公式計(ji)算得出I值(zhi)，再利用 求(qiu)得滲(shen)透系數（K）。 表2. 不同巖性毛細(xi)壓力Hk表 巖石名(ming)稱 Hk（m） 巖(yan)石名稱 Hk（m） 重(zhong)亞粘(zhan)土(tu) 輕亞(ya)粘(zhan)土 重亞砂(sha)土 輕(qing)亞砂土(tu) 1.0 0.8 0.6 0.4 細粒(li)粘土質(zhi)砂 粉(fen)砂 細砂 中砂 0.3 0.2 0.1 0.05 （3）成(cheng)果 繪制試坑平面位置(zhi)圖； 計(ji)算滲透系(xi)數。 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