[发明专利]一种高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法及测试装置

权利要求书

1.一种高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，利用渗透系数测试装置进行测试，该渗透系数测试装置包括：

压力容器，具有用于放置待测试样的测试腔；

供水装置，通过进水管与压力容器顶部连接，为测试腔提供常压水源；以及，

出水管，一端与压力容器底部连接，另一端从上到下依次间隔设有至少三个带有流量计和控制阀门的出水口；

所述压力容器顶部设有排放压力容器内部气体的排气阀，所述压力容器上还设有用于测量测试腔进水端和出水端水压差的压力检测装置，所述压力容器的侧壁上设有用于测量测试腔内待测试样高度的刻度尺；

该测试方法包括如下步骤：

第一步：临界渗流量计算

根据测试渣土的级配找出土壤有效粒径d₁₀算出临界流速，根据公式(2)计算出临界渗流量；

Q_cv＝υ·A (2)

式中υ为临界流速；ν为水的运动粘度；d₁₀为土样的有效粒径，指渣土烘干后过筛，小于该粒径的土颗粒质量占土颗粒总质量的10％；Q_cv为临界渗流量；A为测试腔横截面面积；

第二步：渗流试验

将测试渣土填入测试腔内，利用供水装置提供稳压水源并将压力容器内的空气排出，记录最底端出水口的出水时间、该时刻的渗流量和试样高度和压力差值，其中：

每次记录最底端出水口的渗流量时需检查该时刻渗流量是否大于临界渗流量；当渗流量大于时，则需要测量该时刻渗透水单独从其余出水口出水时的渗流量和压力差值，下一个时刻的渗流量记录重复上述步骤即可，直至渗透系数增大至原状土的渗透系数后结束试验；

第三步：试验数据处理

对于某时刻最底端出水口的渗流量小于临界渗流量的数据，直接按照达西渗流计算渗透系数；

对于某时刻最底端出水口的渗流量大于临界渗流量的数据，测试腔内渗流为非达西流，不能直接采用达西公式计算出渗透系数，渗透系数和流速间符合υ＝ki^m关系，其中，υ为流速，k为渗透系数，i为压力梯降，m为拟合系数，将该时刻单独从不同出水口内流出的渗透水的渗流量进行拟合后即可求得该时刻渗透系数k_t。

2.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：渣土填入测试腔内的高度应为测试腔直径的2倍以上。

3.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述供水装置为带有溢流管的溢流堰，所述溢流堰的出水口和进水口分别与所述进水管和外部水源连通。

4.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：位于最顶端出水口下方的任意相邻两出水口间的出水管上设有阀门。

5.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述压力容器内腔的底部固定设有第一多孔透水板，所述压力容器内腔的顶部滑动设有第二多孔透水板，位于所述第一多孔透水板和第二多孔透水板之间的压力容器内腔部分成为所述测试腔。

6.根据权利要求5所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述第一多孔透水板的上端面上和第二多孔透水板的下端面上均设有滤纸。

7.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述出水口的数量为三个且最顶端的出水口的高度小于压力容器顶部高度。

8.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述压力检测装置为分别设置在测试腔上端和下端的两压力表。

9.根据权利要求1所述的高水压下泡沫改良砂性渣土渗透系数测试方法，其特征在于：所述压力容器为透明且内腔呈圆柱状的筒状结构。