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T0129-1993常水头渗透试验

关键字: T0129-1993常水头渗透试验日期: 2021-1-18 20:19:53 点击 12297 次

JTG 3430—2020《公路土工试验规程》---- 14 渗透试验

1.相关产品链接：
☞【常水头渗透仪（70 型渗透仪）】
☞【渗透容器】
☞【变水头装置】
2.测试方法：
☞【T0129-1993常水头渗透试验】
☞【T0130-2007变水头渗透试验】

T0129-1993常水头渗透试验

1 目的和适用范围
1.1 本试验适用于粗粒土。
1.2 试验用水应采用实际作用于土的天然水。如用纯水试验前必须用抽气法或煮沸法脱气。试验时水温宜高于试验室温度3～4℃。
2 仪器设备
2.1 常水头渗透仪（70型渗透仪）：如图T 0129-1，其中有封底圆筒高40cm，内径10cm；金属孔板距筒底6cm。有三个测压孔，测压孔中心间距10cm，与筒边连接处有铜丝网；玻璃测压管内径为0.6cm，用橡皮管与测压孔相连。
2.2 其他：木锤、秒表、天平等。
图T0129-1 常水头渗透仪装置
1-供水瓶；2-供水管；3-止水夹；4-溢水孔；5-滑动支架；6-金属圆简；7-调节管；8-量杯；9-渗水孔；
10-试样；11-测压管；12-温度计；13-砾石层；14-测压孔；15-铜丝筛布滤网；16-金属孔板
3 试验步骤
3.1 按图T 0129-1 将仪器装好，接通调节管和供水管，使水流到仪器底部，水位略高于金属孔板，关止水夹。
3.2 取具有代表性土样3～4kg，称量，准确至1.0g，并测其风干含水率。
3.3 将土样分层装入仪器，每层厚2～3cm，用木锤轻轻击实到一定厚度，以控制孔隙比。如土样含黏粒比较多，应在金属孔板上加铺约2cm 厚的粗砂作为缓冲层，以防细粒被水冲走。
3.4 每层试样装好后，慢慢开启止水夹，水由筒底向上渗入，使试样逐渐饱和。水面不得高出试样顶面。当水与试样顶面齐平时，关闭止水夹。饱和时水流不可太急，以免冲动试样。
3.5 如此分层装入试样、饱和，至高出测压孔3～4cm 为止，量出试样顶面至筒顶高度，计算试样高度，称剩余土质量，准确至0.1g，计算装入试样总质量。在试样上面铺1～2cm砾石作缓冲层，放水，至水面高出砾石层2cm 左右时，关闭止水夹。
3.6 将供水管和调节管分开，将供水管置入圆筒内，开启止水夹，使水由圆筒上部注入，至水面与溢水孔齐平为止。
3.7 静置数分钟，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平，如不齐平，说明仪器有集气或漏气，需挤压测压管上的橡皮管，或用吸球在测压管上部将集气吸出，调至水位齐平为止。
3.8 降低调节管的管口位置，水即渗过试样，经调节管流出。此时调节止水夹，使进入筒内的水量大于渗出水量，溢水孔始终有余水流出，以保持筒中水面不变。
3.9 测压管水位稳定后，测记水位，计算水位差。
3.10 开动秒表，同时用量筒接取一定时间的渗透水量，并重复一次。接水时，调节管出水口不浸入水中。
3.11 测记进水和出水处水温，取其平均值。
3.12 降低调节管管口至试样中部及下部1/3 高度处，改变水力坡降L/H，重复3.8～3.11步骤进行测定。
4 结果整理
4.1 按下式计算干密度及孔隙比：
（T 0129-1）（T 0129-2）
式中： Pd——干密度，计算至0.01 g/cm3；
e ——试样孔隙比，计算至0.01；
ms ——试样干质量（g）；
m——风干试样总质量（g）；
wh ——风干含水率（%）；
A ——试样断面积（cm2）；
h ——试样高度（cm）；
Gs ——土粒比重。
4.2 按下式计算渗透系数：
       QL
Kt=-----------     （T 0129-3）
       AHt
式中： k t——水温t℃时试样渗透系数（cm/s），计算至二位有效数字；
Q——时间ｔ内的渗透水量（cm3）；
L —— 两测压孔中心之间的试样高度（等于测压孔中心间距： L =10cm）；
H ——平均水位差（cm），
t—— 时间（s）。
其他符号同上。
4.3 标准温度下的渗透系数按下式计算：（T 0129-4）
式中： k20 ——标准水温（20℃）时试样的渗透系数（cm/s），计算至二位有效数字；
nt——t℃时水的动力黏滞系数（kPa·s）；
n20——20℃时水的动力黏滞系数（kPa·s）；
nt/n20 ——黏滞系数比，见表T 0129-1。
表 T 0129-1 水的动力黏滞系数nt、黏滞系数比nt/n20 
温度t（℃）动力黏滞系数t （10-6kPa·s） 20t温度t（℃）动力黏滞系数t （10-6kPa·s） 20 
t10.0 1.310 1.297 20.0 1.010 1.000hs wmm1 0.01109
10.5 1.292 1.279 20.5 0.998 0.988
11.0 1.274 1.261 21.0 0.986 0.976
11.5 1.256 1.243 21.5 0.974 0.964
12.0 1.239 1.227 22.0 0.963 0.953
12.5 1.223 1.211 22.5 0.952 0.943
13.0 1.206 1.194 23.0 0.941 0.932
13.5 1.190 1.178 23.5 0.930 0.921
14.0 1.175 1.163 24.0 0.920 0.910
14.5 1.160 1.148 24.5 0.909 0.900
15.0 1.144 1.133 25.0 0.899 0.890
15.5 1.130 1.119 25.5 0.889 0.880
16.0 1.115 1.104 26.0 0.879 0.870
16.5 1.101 1.090 26.5 0.869 0.861
17.0 1.088 1.077 27.0 0.860 0.851
17.5 1.074 1.066 27.5 0.850 0.842
18.0 1.061 1.050 28.0 0.841 0.833
18.5 1.048 1.038 28.5 0.832 0.824
19.0 1.035 1.025 29.0 0.823 0.815
19.5 1.022 1.012 29.5 0.814 0.806
4.4 根据需要，可在半对数坐标纸上绘制以孔隙比为纵坐标，渗透系数为横坐标的e-k关系曲线。
4.5 本试验记录格式如表T 0129-2。
5.6 精度和允许差。
一个试样多次测定时，应在所测结果中取3～4 个差值不大于2×10-n的测值，求平均值，作为该试样在某孔隙比e时的渗透系数。
5 报告
5.1 土的状态描述。
5.2 土的渗透系数20k值（cm/s）。

条文说明

1 渗透是水在多孔介质中运动的现象。若土中渗透水流呈层流状态，则渗透速度与水
力坡降成正比。以达西定律表示，即
v＝kJ
式中：v —— 渗透速度（cm/s）；
k ——渗透系数（cm/s）；
J ——水力坡降。
常水头渗透试验适用于砂类土。
3 渗透系数与水的动力黏滞系数成反比，而动力黏滞系数与温度有关，为此，在计算中要换算到标准温度下的渗透系数。关于标准温度，各国极不统一，美国采用20℃，日本采用15℃，前苏联采用10℃。为了与国标取得一致，故本规程也以20℃作为标准温度。
关于试验用水问题，水中含气体对渗透系数的影响，主要是由于水中气体分离，形成气泡堵塞土的孔隙，使渗透系数降低。因此，试验中要求用无气水，用实际作用于土中的天然水更好。本规程规定用过滤后的纯水进行脱气，并规定水温高于室温3～4℃，目的是避免水进入试样因温度升高而分解出气泡。
4 按土力学的基本公式计算干密度和孔隙比。根据渗透系数与动力黏滞系数成反比的关系，很容易把某温度下的渗透系数换算为标准温度下的渗透系数。
表 T 0129-2 常水头渗透试验记录
工程名称------- 仪器编号------- 试样高度h=30cm 孔隙比e=0.95 试验者-------
土样编号------- 测压孔间距L=10cm 试样干质量ms=3200g 计算者------- 校核者-------
土样说明------- 试样断面积A=78.5cm2 土粒比重Gs=2.65 试验日期-------
试验次数经过时间t（ｓ）测压管水位水位差水力坡降J渗透水量Q（cm3）渗透系数kt（cm/s）平均
水温t（℃）校正系数水温20℃时渗透系数k20（cm/s）平均渗透系数𝑘􀬶1 管（cm）2 管（cm）3 管（cm）
Ｈ1（cm）Ｈ2（cm）平均H（cm）
（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）（12）（13）（14）（15）

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