[发明专利]一种考虑渗透仪边壁效应的粗粒土渗透系数测定方法

摘要

本发明公开了一种考虑渗透仪边壁效应的粗粒土渗透系数测定方法，先由颗粒筛分和颗粒密度试验，测得粗粒土试样各粒径组含量、中值粒径和颗粒密度，计算试样的代表粒径d；借助试样最大和最小干密度试验，分别得到土体的最小和最大孔隙比；再采用小尺寸渗透仪的室内常水头渗透试验测得粗粒土试样的渗透系数测试值K’；然后，推算出实际孔隙比e下的平面孔隙比修正系数ξ以及等直径圆堆积模型的角度α；最后，根据期望边界面积率λ和期望边界孔隙比e_b，得到消除边壁效应影响的渗透系数测定值K。该方法操作简单、方便，利用小尺寸渗透仪的室内土工试验参数就能较准确地测出粗粒土的渗透系数，其测试精度高、误差小。

主权项

1.一种考虑渗透仪边壁效应的粗粒土渗透系数测定方法，其步骤是：a、测试粗粒土中土颗粒的粒径组成和含量由颗粒筛分试验，得到待测粗粒土的颗粒粒径组成，并得到第j粒径组颗粒质量占试样干土总质量的百分数M_j，j＝1,2,3…J，其中j为构成待测粗粒土的粒径组序号，J为构成待测粗粒土的粒径组总组数；进而计算出第j粒径组的中值粒径d_j，其中，d_j,max为第j粒径组的上限粒径；d_j,min为第j粒径组的下限粒径；b、测定各粒径组的颗粒密度采用网篮法或容量瓶法，测定出待测粗粒土中第j粒径组的颗粒密度ρ_j；c、计算粗粒土的代表粒径按粒径组体积加权平均计算出待测粗粒土的代表粒径d：d、最大和最小孔隙比的计算由干密度试验方法，测定出待测粗粒土的最大干密度γ_max和最小干密度γ_min，换算得到最大干密度γ_max对应的最小孔隙比e_min，和最小干密度γ_min对应的最大孔隙比e_max，e、初测粗粒土的渗透系数在直径为D的渗透仪内装入孔隙比为e的待测粗粒土，采用常水头法测出渗透系数的测试值K'；其中渗透仪的直径D为待测土最大颗粒粒径的5‑9倍；f、等直径圆平面堆积模型参数计算计算出待测粗粒土在等直径圆平面堆积模型中对应的平面孔隙比修正系数ξ，再计算出待测粗粒土颗粒反映在等直径圆平面堆积模型中的堆积角度α，g、计算粗粒土的边界面积率g1、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形1中的边界面积率λ₁，待测粗粒土在边壁处的颗粒堆积情形为颗粒堆积情形1的概率P₁，由下式得出：g2、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形2中的边界面积率λ₂，待测粗粒土在边壁处的颗粒堆积情形为颗粒堆积情形2的概率P₂，由下式得出：g3、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形3中的边界面积率λ₃，待测粗粒土在边壁处的颗粒堆积情形为颗粒堆积情形3的概率P₃＝0.25，(π/3≤α≤π/2)；g4、待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形4中的边界面积率λ₄为待测粗粒土在边壁处的颗粒堆积情形为颗粒堆积情形4的概率P₄，由下式得出：g5、最后计算出待测粗粒土的期望边界面积率λ为：λ＝λ₁P₁+λ₂P₂+λ₃P₃+λ₄P₄h、计算粗粒土试样的边界孔隙比h1、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形1中的平面边界孔隙比e'_b1h2、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形2中的平面边界孔隙比e'_b2h3、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形3中的平面边界孔隙比e'_b3h4、计算待测粗粒土在边壁颗粒堆积情形4中的平面边界孔隙比e'_b4h5、计算出粗粒土的期望边界孔隙比e_b，e_b＝ξ(e'_b1P₁+e'_b2P₂+e'_b3P₃+e'_b4P₄)；i、粗粒土渗透系数的测定根据粗粒土的孔隙比e、期望边界孔隙比e_b、期望边界面积率λ、渗透系数的测试值K'，得出待测粗粒土渗透系数的测定值K，