雙環(huan)滲透試驗

1.   試驗的目的及(ji)意義(yi)

西北巖土層試坑雙環注水試驗裝置

西北巖土層試坑雙環注水試驗裝置

雙環法(fa)試驗(yan)是野(ye)外測定包氣帶非飽(bao)和松散巖層的(de)滲透系數(shu)的(de)常用的(de)簡易方法(fa)，試驗(yan)的(de)結(jie)果更接近實(shi)際情況。利用這個試驗(yan)，主要為(wei)研(yan)究區(qu)域性水均衡、水庫、灌區(qu)、渠(qu)道滲漏量(liang)、山前地區(qu)地表(biao)水滲入量(liang)等進行的(de)。

2.   試(shi)(shi)驗的適用(yong)(yong)范圍(wei)對(dui)砂土(tu)和粉土(tu)，可采用(yong)(yong)試(shi)(shi)坑法或單環法；對(dui)粘性土(tu)應采用(yong)(yong)試(shi)(shi)坑雙環法。

3.   試(shi)驗的基本原理

在(zai)一定的水(shui)文(wen)地(di)質(zhi)邊界以內，向地(di)表松散巖層進行注水(shui)，使(shi)滲入的水(shui)量達(da)(da)到穩定，即單位時間的滲入水(shui)量近似相等時，再利用達(da)(da)西定律的原理求出滲透(tou)系數（K）值。

4.   試驗儀(yi)器及制樣工具

滲水雙環（兩(liang)個高(gao)約50cm，直(zhi)徑(jing)分別(bie)為(wei)0.25m和0.5m的鐵環）、兩套帶有刻(ke)度的供水桶、膠帶、橡(xiang)皮(pi)管,止水夾(jia)、鐵鍬、尺(chi)子、及若干要填(tian)在試環底部的小礫石。

5.   試驗(yan)步驟

（1）    確定試點,開挖試坑。確定(ding)試點有三(san)個原則：

1)   代表性。試(shi)點處(chu)的(de)包氣帶(dai)巖層要能代表試(shi)區相當大(da)范圍內包氣帶(dai)巖層的(de)情況；

2)   *性(xing)(xing)。試(shi)點處包(bao)氣帶巖層的選(xuan)擇應(ying)與大目(mu)標*，如本次實(shi)例是為了(le)選(xuan)擇人工(gong)回灌點，所以選(xuan)擇包(bao)氣帶巖層滲(shen)透(tou)性(xing)(xing)能較好的部位進行試(shi)驗。

3)   選擇(ze)試(shi)驗場地(di)，zui好在潛水埋藏深(shen)度(du)大于5m的地方為好。如(ru)果潛水(shui)埋深(shen)小于2m時(shi)，因滲透(tou)路徑(jing)太短，測得(de)的滲透(tou)系數不真實，就不要使用滲水試驗。

試坑開挖：

鏟去(qu)表土(tu)，露出目標(biao)層，試坑深(shen)度應(ying)大(da)于0.8-1.2m，試坑面積1.3×1.0m左右，以消(xiao)除包氣帶(dai)表層(ceng)植(zhi)被根系對試驗的影響。

（2）    ??壓入雙環(huan)、鋪(pu)礫、立標(biao)

將雙環同心(xin)壓入(ru)(ru)試坑(keng)底部(bu)中(zhong)央，原則上壓入(ru)(ru)0.8-1cm即(ji)可，實際(ji)中，將雙環壓入試(shi)層3-8cm。鋪(pu)礫(li)的目的是防止注水時將環底的沙層沖(chong)起，試驗中實(shi)際鋪(pu)礫(li)3-4cm。

立(li)標的(de)(de)目的(de)(de)在于，定(ding)水(shui)頭注水(shui)時(shi)，控(kong)制環底(di)水(shui)層(ceng)厚度(du)，一般控(kong)制在10cm，需(xu)要說明的(de)一點是，此(ci)處(chu)所(suo)言的(de)“水層厚(hou)度”是包括環(huan)底鋪(pu)礫厚(hou)度在內的(de)。

（3）    水頭注水、觀測記錄

以(yi)環底水標為準，保持標頭剛好淹(yan)在(zai)水中，內外環同時(shi)定水頭注(zhu)水（隨(sui)時(shi)保持內外環的水柱都保持在(zai)10cm的同一高度。這樣即可認(ren)為，內外環之間滲(shen)(shen)入(ru)(ru)的水主(zhu)要(yao)消(xiao)耗在側向(xiang)擴散(san)上(shang)，內環滲(shen)(shen)入(ru)(ru)的水主(zhu)要(yao)消(xiao)耗在垂向(xiang)滲(shen)(shen)透上(shang)，為準垂向(xiang)一維滲(shen)(shen)流）。

同時(shi)從供水(shui)桶(tong)觀(guan)(guan)測注入(ru)水(shui)量。記錄的時(shi)間(jian)，開(kai)始時(shi)因(yin)滲入(ru)量大(da)，觀(guan)(guan)測間(jian)隔時(shi)間(jian)要短，稍后(hou)可按一定時(shi)間(jian)間(jian)隔比如(ru)每10分鐘(zhong)觀(guan)測(ce)一次。

（4）    滲入速度穩(wen)定，完成試驗(yan)

試驗記錄的過程中，繪(hui)制出滲(shen)速時間v-t曲線，當試驗時(shi)間（一般為(wei)30分鐘）曲線保(bao)持(chi)在一(yi)個(ge)不大的區間(jian)，再延續一(yi)段時間(jian)，如(ru)2-3h，即(ji)可(ke)結(jie)束(shu)試(shi)驗。

6.   試驗數據

（1）隨時保持內外環的水柱都保持在0.1m的同一高(gao)度。

（2）向供水瓶注(zhu)水時(shi)，做好水量轉換(huan)(huan)的換(huan)(huan)算

*組(zu)

T(min)12251010Q(ml)300200100150450450

第(di)二組

T(min)12251010Q(ml)250200120190400400

7.   試驗(yan)數據處理

（1）計算滲透(tou)系數

根據(ju)達西(xi)定律：?

式中(zhong) Q－穩定滲流量（m3/min）；

A－雙環內徑面(mian)積(ji)（m2）；

K－滲透(tou)系數（m/min）；

I—水力梯度，滲透系數為1的滲透(tou)流速；

?

式中Z－試坑內(nei)水層厚(hou)度(du)（m）；

L－在試驗(yan)時間(jian)段內，水由(you)試坑底向土(tu)層中滲透的深度(du)（m）；

?－水向(xiang)干土中滲透時，所產生的毛細壓(ya)力，以水柱高表示（m）。試驗地點土為(wei)粘性，其大(da)小約(yue)為(wei)1；

時間min

滲透深度（cm）

水(shui)力(li)梯度I

滲透(tou)系數m/mim150

3.200.0024530.001050.0006100.0004200.0004300.0004

（2）滲透速(su)度隨時間變(bian)化(hua)的曲線?

8.   試(shi)驗成(cheng)果分析及工程應用

由于(yu)經(jing)濟成本低且簡便易行，在包氣帶巖層參數的求(qiu)取中，雙環滲水試驗(yan)(yan)具(ju)有重要的實用價值，但要慎重對待(dai)試驗(yan)(yan)數據采集(ji)和處理，在采集(ji)中盡量(liang)避免人(ren)為誤(wu)差(cha)，在處理中力求(qiu)減小概(gai)化誤(wu)差(cha)。

由于(yu)基(ji)于(yu)垂向(xiang)一維滲(shen)流(liu)，在公(gong)式法求滲(shen)透(tou)系數的過程(cheng)中，側(ce)向(xiang)滲(shen)透(tou)對求解結果的影(ying)響頗大。因此，在雙環試驗中保持(chi)內、外環水層高(gao)度(du)*很重要(yao)。

在入滲速度近似法(fa)求k中，約束條(tiao)件為HS+0.5HC/Lw很小(xiao)，要(yao)使此條件得到滿(man)足，控制上試(shi)環水層厚度在(zai)10cm以下是(shi)必要的。

雙(shuang)環(huan)滲水試驗對滲透系數(shu)較(jiao)大的松散(san)巖(yan)(yan)類孔隙巖(yan)(yan)層的適用性較(jiao)好，而(er)對滲透系數(shu)較(jiao)小的粘土、亞粘土巖(yan)(yan)層的適用性較(jiao)差。