双环法、单环法测野外渗透系数
双环法、单环法测野外渗透系数
一、试验原理
①双环法原理：在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等时，再利用达西定律的原理求出渗透系数（K）值。
在坑底嵌入两个高约50cm，直径分别为0.20m（端面面积314.12cm2）和0.40m的铁环，试验时同时往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜，由于外环渗透场的约束作用使内环的水只能垂向渗入，因而排除了侧向渗流的误差，因此它的精度较高。
②单环法原理：在一定的水文地质边界以内，向地表松散岩层进行注水，使渗入的水量达到稳定，即单位时间的渗入水量近似相等。
在坑底嵌入一个高约50cm，直径为36cm（端面面积1017.88cm2）的铁环。试验开始时，控制环内水柱，试验进行到相同的时间段内渗水量（Q）不变为止，此时所得的渗透速度（v）即为该岩土的渗透系数。
二、试验方法
①双环法试验方法：埋设好内环、外环。向内外环注水，并使内外环的水柱保持同一高度，为0.1m。每隔一定的时间间隔，观察内环水位下降，并加水使之保持在0.1m高度，记录每次加水的量。应同时向外环加水以维持水头稳定。
②单环法试验方法：埋设好铁环，向环内注水，并使环内的水柱保持高度为0.1m。每隔一定的时间间隔，观察环内水位下降，并加水使之保持在0.1m高度，记录每次加水的量。
三、试验步骤
（1）选择试验场地：最好在潜水埋藏深度大于5m的地方为好。如果潜水埋深小于2m时，因渗透路径太短，测得的渗透系数不真实，就不要使用渗水试验。
本次试验所在场地描述——本试验场地地形平坦，植被覆盖良好。表层上覆第四纪黄土，浅黄色，土质坚硬，干。土层中发育较多的大的虫孔且包含大量植物根系。
（2）按照渗水试验的要求，安装好试验装置。
（3）对于双环法试验装置，往内、外铁环内注水，并保持内外环的水柱都保持在同一高度，以0.1m为宜。对于单环试验装置，往铁环内加水至10cm高度。
（4）按一定的时间间隔观测渗入水量。开始时因渗入量大，观测间隔时间要短，稍后可按一定时间间隔比如每5分钟观测一次，待到入渗速度减慢，可延长观测时间至10min、15min、30min。直至单位时间渗入水量达到相对稳定，再延续2～4小时即可结束试验。对于双环试验装置，除了对内环加水外，应同时向外环加水以维持水头稳定，但是只记录加入内环的水量（cm3）。
四、试验记录
（1）野外渗水试验双环法的记录格式见表1
表1 野外双环法渗水试验记录
工程名称 双环法渗水试验 试验者试验分组第一组同学
工程编号 01 计算者 ×××
试验日期 2014年7月8日 校核者 ×××
试验加水次数 | 距开始经过的时间（min） | 加水量（cm3） |
1 | 5 | 450 |
2 | 10 | 220 |
3 | 15 | 145 |
4 | 20 | 75 |
5 | 30 | 140 |
6 | 40 | 80 |
7 | 55 | 100 |
8 | 70 | 45 |
9 | 100 | 72 |
10 | 130 | 110 |
11 | 160 | 110 |
12 | 190 | 100 |
野外渗水试验双环法的记录格式见表2
表2 野外双环法渗水试验记录
工程名称 单环法渗水试验 试验者试验分组第二组同学
工程编号 01 计算者 ×××
试验日期 2014年7月8日 校核者 ×××
试验加水次数 | 距开始经过的时间（min） | 加水量（cm3） |
1 | 5 | 690 |
2 | 10 | 310 |
3 | 15 | 220 |
4 | 25 | 280 |
5 | 35 | 230 |
6 | 45 | 170 |
7 | 65 | 220 |
8 | 95 | 300 |
9 | 125 | 280 |
10 | 155 | 170 |
11 | 185 | 250 |
（2）野外渗水试验双环法、单环法的计算成果表见表3、表4
表3 野外双环法渗水试验计算成果
工程名称 双环法渗水试验 试验者试验分组第一组同学
工程编号 01 计算者 ×××
试验日期 2014年7月8日 校核者 ×××
试验加水次数 | 经过时间（min） | 加水量（cm3） | 渗透流量（cm3/min ） | 渗透系数 （m/min） | 渗透系数 （m/d） |
1 | 5 | 450 | 90 | 0.0047752451 | 6.876352986 |
2 | 10 | 220 | 22 | 0.0011672821 | 1.680886285 |
3 | 15 | 145 | 9.67 | 0.0005128967 | 0.738571247 |
4 | 20 | 75 | 3.75 | 0.0001989685 | 0.286514708 |
5 | 30 | 140 | 4. 7 | 0.0002476053 | 0.356551636 |
6 | 40 | 80 | 2 | 0.0001061166 | 0.152807844 |
7 | 55 | 100 | 1.82 | 0.0000964696 | 0.138916222 |
8 | 70 | 45 | 0.64 | 0.0000341089 | 0.049116807 |
9 | 100 | 72 | 0.72 | 0.0000382020 | 0.055010824 |
10 | 130 | 110 | 0.85 | 0.0000448955 | 0.064649473 |
11 | 160 | 110 | 0.69 | 0.0000364776 | 0.052527696 |
12 | 190 | 100 | 0.53 | 0.0000279254 | 0.040212591 |
计算渗透系数根据达西定律：
k=Q/AI
式中
Q－稳定渗流量（m3/min）；
K－渗透系数（m/min）；
A－双环内径面积（m2）；
I－水力梯度，假设为0.6。
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