水利水電工程試坑雙環注水試驗裝置的現場應用

水利水電工程試坑雙環注水試驗裝置

雙環法測野外滲透系數

一、實驗目的和意義

雙環法試驗是野外測定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數的常用的簡易方法，試驗的結果更接近實際情況。利用這個試驗資料研究區域性水均衡以及水庫、灌區、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zui常用的是試坑法，單環法和雙環法。其中雙環法的精度zui高。

三、實驗原理

在一定的水文地質邊界以內，向地表松散巖層進行注水，使滲入的水量達到穩定，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（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，試驗時同時往內、外鐵環內注水，并保持內外環的水柱都保持在同一高度，以0.1m為宜，由于外環滲透場的約束作用使內環的水只能垂向滲入，因而排除了側向滲流的誤差，因此它比試坑法和單環法的精度都高。

圖1雙環法滲水試驗示意圖

四、實驗儀器

雙環、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，測得的滲透系數不真實，就不要使用滲水試驗。

（2）按雙環法滲水試驗示意圖，安裝好試驗裝置。

（3）往內、外鐵環內注水，并保持內外環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定，再延續2～4小時即可結束試驗。

六、注意事項

（1）隨時保持內外環的水柱都保持在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－雙環內徑面積（314cm²） I是水力梯度,

（2）計算滲透系數

根據達西定律：               k=Q/AI 

式中 Q－穩定滲流量（m³/min）；

     K－滲透系數（m/min）；

     A－雙環內徑面積（m²）；

     Z－滲坑內水層厚度（m）；

     L－在試驗時間段內，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的實際數值代入公式計算得出I值，再利用 求得滲透系數（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。

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。