安徽省水利水电勘测设计院 安徽蚌埠 233000
摘要：渗透试验是土工试验中一项重要的试验。渗透试验分为室内试验和野外测定试验两大类。而渗透系数是建设工程设计中所需要的极其重要的设计参数，通常由试验测定，其在工程上的应用主要有下列四个方面：计算基坑涌水量；设计排水构筑物；计算沉降所需时间；降低设计计算。要提高土工渗透试验的准确性，必须从以下方面严格要求：原状土样的存放、渗透土样的切取、土样安装和仪器操作、渗透试验用水、透水板的校验、人工操作。
关键词：渗透试验；准确性；方法
1室内测定渗透系数的仪器种类和试验方法
在实验室中测定渗透系数 k 的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和"变水头法"两种。
常水头试验法：试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱
水从一根直立的带有刻度的玻璃管和U形管自下而上流经土样。试验时，将玻璃管充水至需要高度后，开动秒表，测记起始水头差△h1，经时间 t 后，再测记终了水头差△h2，通过建立瞬时达西定律，即可推出渗透系数 k 的表达式。
设试验过程中任意时刻 t 作用于两段的水头差为△h，经过时间dt后，管中水位下降dh，则dt时间内流入试样的水量为
dVe = －a dh
式中 a 为玻璃管断面积；右端的负号表示水量随△h的减少而增加。
根据达西定律，dt时间内流出试样的渗流量为：dVo = k×i×A×dt = k×（△h/L）×A×dt；式中，A——试样断面积；L——试样长度。
根据水流连续原理，应有dVe = dVo，即得到k =（a×L/A×t）㏑（△h1/△h2）；或用常用对数表示，则上式可写为k = 2.3×（a×L/A×t）㏒（△h1/△h2）。
2 提高土工渗透试验准确性的方法
对于变水头渗透试验，要得到准确的渗透试验指标，从野外原状土样的采取和存放到室内渗透土样的切取、渗透试验用水、南55型渗透仪的使用、透水板的校验、人工操作都应严格按土工试验规程进行。
2.1 原状土样的存放
野外原状土样在取出时，应该避免浸入过多的水，才不会破坏土样的天然含水率，此外密封要及时，用胶带缠绕然后蜡封，使其尽量保持在野外的原始状态。在运输和搬运的过程中要轻拿轻放，不能碰撞摔打，使其扰动。土样如需放置一段时间，应用湿透的麻袋或厚布将土样完全覆盖，定时少量淋水，保持土筒湿润，防止水分散失。
2.2渗透土样的切取
切削渗透试验土样时，应十分耐心操作，按工程需要取原状土或制备所需状态的扰动土土样，尽量避免破坏土的结构，将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放于土样上端，用两手将环刀竖直地下压，再用削土刀修削土样外侧，边压边削，不容许直接将环刀压入土中，直到土样突出环刀上部为止，用刀削平环刀两端余土，尽量不要修补按压，也不要用刀在土面上来回剐蹭涂抹，避免孔隙被堵塞，否则将破坏土样天然孔隙比和湿密度，如是粉土则还会使其液化出水，影响渗透试验的结果。
2.3 土样安装和仪器操作
安装渗透试验土样时，将容器套筒内壁涂一薄层凡士林，然后将盛有试样的环刀推入套筒，并压入止水垫圈，把挤出的多余凡士林小心刮净。装好带有透水板的上、下盖，并用螺丝拧紧，不得漏气漏水。把装好试样的渗透容器与水头装置连通，利用供水瓶中的水充满进水管，并注入渗透容器。开排气阀，将容器侧立，排除渗透容器底部的空气，直至溢出水中无气泡。关排气阀，放平渗透容器。然后在一定水头作用下静置一段时间，待出水管口有水溢出时，再开始进行试验测定。将水头管充水至需要高度后，关止水夹，开动秒表，同时测记起始水头，经过时间t后，再测记终了水头。如此连续测记2~3次后，再使水头管水位回升至需要高度，再连续测记数次，需6次以上，试验终止，同时测记试验开始时与终止时的水温。
渗透仪在使用过程中，各部件在每次试验时是反复拆装的，透水石易磨损，其它金属部件由于经常与水接触，也容易生锈，因此每次使用后都要擦拭，保持仪器干燥整洁。
2.4 渗透试验用水
试验用水应采用实际作用于土中的天然水。如有困难，容许用纯水或经过滤的清水。在试验前必须用抽气法或煮沸法进行脱气（包括天然水）。试验时的水温宜高于室温3~4℃。
2.5 透水板的校验
透水板是渗透仪的主要配件，耐压性和渗透性是其主要性能，它应与土的性能和测定仪器匹配，才能保证测试结果的准确性。
透水板的校验项目有：透水板直径测定、透水板平行度测定、透水板平面度、透水板加荷测定、渗透系数校验。其中透水板平行度应为0.2mm，平面度应为0.15mm，透水板能承受渗透仪器的额定负荷，透水板的渗透系数应不小于1×10-3cm/s。
另透水板在每次试验结束后应清洗，把透水板的上下两面和侧面刷洗干净，以防泥土堵塞透水板，保证透水板有良好的渗透性。
2.6 人工操作
人工操作对渗透试验的准确性至关重要，操作者的理论和实践经验直接关系到渗透试验的准确性，故引进专业人才、提高员工素质，是提高渗透试验质量的另一个重要方法。凭借专业人才的技术水平和工作经验，对渗透试验结果严格把关审核，严格实行三级校审制度，能有效地提高渗透试验的准确性。提高员工的整体素质，定期对渗透试验技术人员进行专业知识及仪器设备操作的培训、考核，能有效地提高渗透试验数据的准确性，从而保证土工试验参数的准确性和可靠性。
结语
在渗透试验实际操作中，无论是试验人员、渗透仪、土样、试验方法、试验室的环境。都对渗透试验结果有很大的影响，故在长期的渗透试验实践中需要不断积累工作经验，掌握正确试验方法，才能避免试验失误，从而提高渗透试验的准确性和可靠性，为设计人员提供准确的渗透试验参数。
参考文献
[1]《土工试验规程》SL237-1999
[2]工程地质手册编委会.工程地质手册[S].第四版.北京：中国建筑工业出版社，2007.
论文作者:李健
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
标签：透水论文; 水头论文; 土工论文; 试样论文; 准确性论文; 原状论文; 系数论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;