雙環(huán)法測野外滲透系數KS-500型試坑雙環(huán)注水試驗裝置
雙環(huán)法測野外滲透系數
一、實(shí)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的常用的簡(jiǎn)易方法,試驗的結果更接近實(shí)際情況。利用這個(gè)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(shí)驗方法
野外測定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數常用的是試坑法,單環(huán)法和雙環(huán)法。其中雙環(huán)法的精度高。
三、實(shí)驗原理
在一定的水文地質(zhì)邊界以?xún)?,向地表松散巖層進(jìn)行注水,使滲入的水量達到穩定,即單位時(shí)間的滲入水量近似相等時(shí),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(gè)高約15cm,直徑分別為0.25m和0.5m的鐵環(huán),試驗時(shí)同時(shí)往內、外鐵環(huán)內注水,并保持內外環(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(chǎng)的約束作用使內環(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(shí)驗儀器
雙環(huán)、鐵鍬、尺子、水桶、膠帶、橡皮管
五、實(shí)驗步驟
(1)選擇試驗場(chǎng)地,好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(shí),因滲透路徑太短,測得的滲透系數不真實(shí),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、外鐵環(huán)內注水,并保持內外環(huán)的水柱都保持在同一高度,以0.1m為宜。
(4)按一定的時(shí)間間隔觀(guān)測滲入水量。開(kāi)始時(shí)因滲入量大,觀(guān)測間隔時(shí)間要短,稍后可按一定時(shí)間間隔比如每10分鐘觀(guān)測一次,直至單位時(shí)間滲入水量達到相對穩定,再延續2~4小時(shí)即可結束試驗。
六、注意事項
(1)隨時(shí)保持內外環(huán)的水柱都保持在0.1m的同一高度。
(2)向供水瓶注水時(shí),做好水量轉換的換算
七、實(shí)驗成果
(1)野外滲水試驗的記錄格式見(jiàn)表1。
表1 野外滲水試驗記錄
工程名稱(chēng) 試驗者
工程編號 計算者
試驗日期 校核者
試驗次數 | 經(jīng)過(guò)的時(shí)間 (s) | 滲透流量 m3/min | 滲透速度 m/min | 滲透系數 m/min |
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注:A-雙環(huán)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(huán)內徑面積(m2);
Z-滲坑內水層厚度(m);
L-在試驗時(shí)間段內,水由試坑底向土層中滲透的深度(m);
Hk-水向干土中滲透時(shí),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。Hk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(shí),Hk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(lèi),可按Hk的實(shí)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Hk表
巖石名稱(chēng) | Hk(m) | 巖石名稱(chēng) | Hk(m) |
重亞粘土 輕亞粘土 重亞砂土 輕亞砂土 | ≈1.0 0.8 0.6 0.4 | 細粒粘土質(zhì)砂 粉砂 細砂 中砂 | 0.3 0.2 0.1 0.05 |
(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(guò)程中滲透流量及滲透速度隨時(shí)間的變化,繪制滲透流量及滲透速度隨的歷時(shí)曲線(xiàn)。
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