为了方便起见,除有特殊需要外,后文我们一般将K记为K 室内变水头渗透试验 ●室内变水头渗透试验装置的示意图如图73所示。在试验筒内装置 土样,土的截面积为A,高度为L,在试验筒上设置储水管,储水 管截面积为a,在试验过程中储水管的水头不断减小。假定试验开 始时,储水管水头为h,经过时段t后储水管的水头降为h2。设在 时间d内水头降低了-dh,则在d时间内通过土样的流量为: do=-a dh ●则从公式(7-4)可得: dQ=q dt=ki. A dt=k(h/L) Adt 故得 a dh=k(h/L).A dt 积分后得 即 n
⚫ 为了方便起见，除有特殊需要外，后文我们一般将Kt记为K。 ⚫ 1． 室内变水头渗透试验 ⚫ 室内变水头渗透试验装置的示意图如图7-3所示。在试验筒内装置 土样，土的截面积为A，高度为L，在试验筒上设置储水管，储水 管截面积为a，在试验过程中储水管的水头不断减小。假定试验开 始时，储水管水头为h1，经过时段t后储水管的水头降为h2。设在 时间dt内水头降低了-dh，则在dt时间内通过土样的流量为： dQ= －a·dh ⚫ 则从公式（7-4）可得： dQ= q·dt=k·i·A·dt=k·（h／L）·A·dt ⚫ 故得 －a·dh=k·（h／L）·A·dt ⚫ 积分后得 ⚫ 即 − = = h t h dt aL A h dh 0 2 1 aL At h h = 2 1 ln
由此求得土的渗透系数为 (7-7) 7-8) 此外,土的渗透系数还可通过现场抽水试验来测定 1.现场抽水试验 对于粗粒土或成层的土,室内试验时不易取得原状土样,或者土样不 能反映天然土层的层次和土粒排列情况。这时,从现场试验得到的渗 透系数将比室内试验准确。潜水完整井的现场试验如图所示。如果 在时段t从抽水井抽出的水量为Q,同时在距抽水井中心半径为r1及r2处 布置观测孔,测得其水头高度分别为h1及h2。假定土中任一半径处的水 力坡降为常数,即i=dh/dr,则从公式(7-4)得
⚫ 由此求得土的渗透系数为： （7-7） ⚫ 或： （7-8） ⚫ 此外，土的渗透系数还可通过现场抽水试验来测定。 ⚫ 1． 现场抽水试验 ⚫ 对于粗粒土或成层的土，室内试验时不易取得原状土样，或者土样不 能反映天然土层的层次和土粒排列情况。这时，从现场试验得到的渗 透系数将比室内试验准确。潜水完整井的现场试验如图7-4所示。如果 在时段t从抽水井抽出的水量为Q，同时在距抽水井中心半径为r1及r2处 布置观测孔，测得其水头高度分别为h1及h2。假定土中任一半径处的水 力坡降为常数，即i=dh/dr，则从公式（7-4）得： At aL h h = 2 1 ln At aL h h = 2 1 2.31lg (2 rh) dr dh i A t Q q = = =
抽井 观测孔 ……∵ M77yyTy 图7-4现场潜水完整井抽水试验示意图
图7-4 现场潜水完整井抽水试验示意图
分离变量后得 积分后得 ●由此求得土的渗透系数为 2-2) (7-9) ●或者: x=2319 (7-10) 许多实验研究结果指出,在由粗颗粒组成的土体中,如果 水力坡降进一步增大,水在土中的渗透速度与水力坡降之间不 再服从达西定律。换句话说,粗粒土中渗透速度增大到一定程 度时,达西定律就不再适用(如图7-5所示)
⚫ 分离变量后得 ⚫ 积分后得： ⚫ 由此求得土的渗透系数为： （7-9） ⚫ 或者： （7-10） ⚫ 许多实验研究结果指出，在由粗颗粒组成的土体中，如果 水力坡降进一步增大，水在土中的渗透速度与水力坡降之间不 再服从达西定律。换句话说，粗粒土中渗透速度增大到一定程 度时，达西定律就不再适用（如图7-5所示）。 h dh r q dr = 2 ln ( ) 2 1 2 2 1 2 h h r q r = − ( ) 2 1 2 2 1 2 ln h h r r q − = ( ) 2 1 2 2 1 2 lg 2.31 h h r r q − =
在这种情况下,我们认为渗透速度与水力坡降之间的关系呈现非线性 的紊流规律,并将产生紊流时的渗透速度定义为临界流速,用表示。 般情况下,砂类土的渗透速度与水力坡降之间的关系曲线是通过坐 标原点的直线(如图7-6曲线a所示),即砂类土中水的渗流符合达西定律 但密实的粘性土由于受结合水的阻碍,其渗流规律则偏离了达西定律 渗透速度与水力坡降间的关系曲线如图6线b所示。当水坡降较小时 渗透速度与水力坡降不成线性关系,甚至不发生渗流。只有当超过 定值并克服了结合水的阻力以后,土中水才会发生渗流,开始发生渗 流的水力坡降i1被称为起始水力坡降。经一曲线段后,粘性土的渗流速 度ν与水力坡降近乎成正比。为了简化计算,令 即以作 为计算起始水力坡降,并假定渗透速度ν与水力坡降i 成正比。 适用于粘性土的修正达西定律如下 ar 坡降讠 坡降言 图7-5粗粒土的渗透规律 图7-6粘性土的渗透规律
图7-5 粗粒土的渗透规律 图7-6 粘性土的渗透规律 ⚫ 在这种情况下，我们认为渗透速度与水力坡降之间的关系呈现非线性 的紊流规律，并将产生紊流时的渗透速度定义为临界流速，用 表示。 一般情况下，砂类土的渗透速度与水力坡降之间的关系曲线是通过坐 标原点的直线(如图7-6曲线a所示)，即砂类土中水的渗流符合达西定律。 但密实的粘性土由于受结合水的阻碍，其渗流规律则偏离了达西定律， 渗透速度与水力坡降间的关系曲线如图7-6曲线b所示。当水坡降较小时， 渗透速度与水力坡降不成线性关系，甚至不发生渗流。只有当i超过一 定值并克服了结合水的阻力以后，土中水才会发生渗流，开始发生渗 流的水力坡降i 1被称为起始水力坡降。经一曲线段后，粘性土的渗流速 度v与i水力坡降i近乎成正比。为了简化计算，令 ，即以 作 为计算起始水力坡降，并假定渗透速度v与水力坡降i（i＞） 成正比。 则适用于粘性土的修正达西定律如下： ⚫ v=（i－ ） （i＞ ） （7-11） cr v 1 = 1 i i 1 i 1 i 1 = 1 i i 1 i