試坑雙環(huán)注水試驗裝置 雙環(huán)法測野外滲透系數(shù) 一、實驗目的和意義 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(shù)的常用的簡易方法，試驗的結(jié)果更接近實際情況。利用這個試驗資料研究區(qū)域性水均衡以及水庫、灌區(qū)、渠道滲漏量等都是十分重要的。供應商滄州森眾試驗儀器有限公司 二、實驗方法 野外測定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)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zui高。 三、實驗原理 在一定的水文地質(zhì)邊界以內(nèi)，向地表松散巖層進行注水，使?jié)B入的水量達到穩(wěn)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(shù)（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(huán)，試驗時同時往內(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水，并保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在同一高度，以0.1m為宜，由于外環(huán)滲透場的約束作用使內(nèi)環(huán)的水只能垂向滲入，因而排除了側(cè)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、實驗儀器 雙環(huán)、鐵鍬、尺子、水桶、膠帶、橡皮管 五、實驗步驟 （1）選擇試驗場地，zui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，因滲透路徑太短，測得的滲透系數(shù)不真實，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(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水，并保持內(nèi)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(wěn)定，再延續(xù)2～4小時即可結(jié)束試驗。 六、注意事項 （1）隨時保持內(nèi)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，做好水量轉(zhuǎn)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 試驗次數(shù) 經(jīng)過的時間 (s) 滲透流量 m3/min 滲透速度 m/min 滲透系數(shù) m/min 注：A雙環(huán)內(nèi)徑面積（314cm2） I是水力梯度, （2）計算滲透系數(shù) 根據(jù)達西定律： k=Q/AI 式中 Q穩(wěn)定滲流量（m3/min）； K滲透系數(shù)（m/min）； A雙環(huán)內(nèi)徑面積（m2）； Z滲坑內(nèi)水層厚度（m）； L在試驗時間段內(nèi)，水由試坑底向土層中滲透的深度（m）； Hk水向干土中滲透時，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，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，可按Hk的實際數(shù)值代入公式計算得出I值，再利用 求得滲透系數(shù)（K）。 表2. 不同巖性毛細壓力Hk表 巖石名稱 Hk（m） 巖石名稱 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 繪制試坑平面位置圖； 計算滲透系數(shù)。 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
在段河壩堆積層滑坡體不同地層開展了野外雙環(huán)滲水試驗,并利用野外高密度電法探測不同地層含水狀態(tài).結(jié)果表明:堆積層黃土滲透系數(shù)為1.90×10-4～2.25×10-3cm/s,大滲透深度約為1.55 m;風化千枚巖層滲透系數(shù)為2.87×10-5cm/s,為相對隔水層.室內(nèi)顆粒分析試驗分析表明導致兩者滲透差異的原因主要是不同粒組含量、密度等,通過高密度電法試驗得到風化千枚巖層含水率很高.推測造成堆積層滑坡降雨致滑的主要原因并非是大氣降水在堆積層緩慢下滲,而是沿坡積黃土層和風化千枚巖內(nèi)部裂縫、落水洞等優(yōu)勢通道下滲,在風化千枚巖層滯留,使其含水量增加,抗剪強度降低,導致斜坡內(nèi)部發(fā)生變形
針對西南地區(qū)某大型水電站近壩段內(nèi)一土石混合體構(gòu)成的滑坡,利用改進的雙環(huán)注水試驗設(shè)備進行了現(xiàn)場滲透試驗。試驗中在滑體和滑帶的不同部位分別布置了4個試驗點和6個試驗點。試驗結(jié)果表明：土石混合體的滲透系數(shù)較大,接近無黏性粗粒土的滲透系數(shù),并且滑體處平均滲透系數(shù)是滑帶處的3～4倍。結(jié)合室內(nèi)顆粒分析試驗對滑體和滑帶土進行的分析表明,低于5 mm粒徑的細顆粒含量、密度、顆粒形狀及物質(zhì)來源等因素導致兩者滲透系數(shù)差異的主要原因。
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