[实用新型]一种土样变水头渗透试验装置

说明书

本实用新型公开了一种土样变水头渗透试验装置，涉及土工试验设备技术领域。该土样变水头渗透试验装置包括由上至下依次固定的集水底座、试样护筒和密封盖，环刀固定在试样护筒内，集水底座的中部设有集水腔，集水底座内还设有环绕集水腔设置的环形进水腔，集水底座的外壁上设有主进水孔接头以及排气孔接头，集水底座的内壁上开设多个连通环形进水腔与集水腔的分支进水孔，密封盖上设有排水口。本实用新型将以往的单一方向进水改为环形进水，水进入集水腔后在水头压力作用下能够均匀进入试验土样内，可以有效缩短试验透水时间并解决水流集中对非黏性土产生渗透破坏的问题，为工程设计和施工提供及时、准确可靠的土性水理指标。

技术领域

本实用新型涉及土工试验设备技术领域，具体涉及一种土样变水头渗透试验装置，适用于岩土工程地质勘察、水利水电、道路、桥梁、铁路工程、有色、煤炭等行业。

背景技术

室内渗透试验的目的是测定土的渗透系数，本试验在室内可根据不同土质选择不同类型的仪器进行；在室内有常水头渗透试验和变水头渗透试验两种；在野外可采用试坑渗水法测定非饱和土的渗透系数。

土在水头差的作用下会引起渗透，一是渗漏，二是渗流。饱和土地基在建筑物荷载作用下产生压缩(固结)变形需经过一定时间才能稳定，而经历时间的长短与渗透性直接有关，在分析饱和土地基的沉降和时间的关系时，需要知道土的渗透性；开挖基坑时遇到地下水则需要根据土的渗透性估算涌水量，以配置排水设备，所有这些都离不开土的渗透性。对于砂性土和松散的状态的各种土样，室内渗透试验结果与现场实际测得的结果相差不大。

水利水电行业勘察时，发现水库大坝和堤防一般在低水位运行的时候完好无损，当遇到高水位的汛期时，大坝和堤防往往出现渗水进而出现渗透破坏的情况。分析其原因，当堤防和大坝断面不变的情况下，水头升高导致水力梯度加大，当大于土的临界水力比降时，土就会发生渗透破坏。

渗透试验理论基础是达西渗透定律，对于密实的黏土，由于吸着水具有较大的粘滞阻力，只有当水力梯度达到某一数值时，克服了吸着水的粘滞阻力后，才能发生渗透。

影响土样的渗透系数有以下几种情况：

1、透水石及人为因素的影响

《土工试验方法标准》中规定试验所用的透水石的渗透系数应大于10^-3cm/s，而在实际的操作中，由于透水石，每天都在使用，细小的土颗粒难免会堵塞透水石，即便是每天试验结束后，都用专用工具清洗也无法保证透水石的渗透系数始终保持在大于10^-3。透水石的透水性是影响渗透试验结果的一般因素，可以通过清洗、更换透水石等方法加以避免。

在开土过程中，渗透试验所选土样的切削方法，标准中是有明确规定的，如果开土者不按标准要求切削土样，势必会造成土样孔隙被堵塞和扰动，最终都会影响到渗透系数。

2、土粒的大小、颗粒的级配、土的孔隙比及饱和度影响

土样颗粒的粒径愈粗，土粒的平均尺寸就愈大，土的渗透性就好；颗粒级配越是良好，土粒直径不均匀，密实度增加，渗透系数就越小。松散土样的孔隙比大，土样的透水性就好；反之，密实土样的孔隙比小，土颗粒的粒径小，粘粒含量越大，土样的透水性就越差；土的孔隙比大小，一定程度决定着渗透系数的大小。土的饱和程度决定着土的渗透快慢，同一土样饱和度越大，产生透水越快；反之，土样饱和度越小，产生透水越慢。室内在实际操作中，给土样按标准中规定的要求进行饱和后，要测土样饱和后的含水率、密度及饱和度，以确定土样完全饱和。

3、土颗粒的组成、水温、试验用水及水的粘滞性的影响