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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.087雨水对土体影响的研究鲁兰兰1,刘心瑞2(1.大连交通大学,大连116001;2.大连市城市规划设计研究院,大连116001)摘要:试验的目的就是为了选取孔隙率较大、毛细水爬升高度较高的土样。关键词:砂土;孔隙率;毛细水;渗透系数1试验目的该试验是雨水回灌草坪的实验部分。为了保证草坪下面的砂土能够存储尽量多的雨水,而且能够被草坪自然吸收利用,必须选择孔隙率较大、毛细水爬升高度较高的土样。现有两种砂土土样,分别命名为土样A和土样B。现
2、分别对这两种土样进行试验。2常水头渗透试验2.1仪器设备常水头渗透仪、滑动支架、容量为500mL量筒、容量为5000mL供水瓶、天平(精确至1g)、烘箱、漏斗、称量盒、木锤、橡胶管、止水阀。2.2常水头试验的操作步骤1)取具有代表性的风干试样3~4kg,称量准确至1.0g,并测定试样的风干含水量。2)将试样分层装入圆筒,每层厚2~3cm,用木锤轻轻击实到一定厚度,以控制其空隙比。如试样含黏粒较多,应在金属孔板上加铺厚约2cm的粗砂过渡层,防止试验时细料流失,并量出过渡层厚度。3)依上述步骤逐层装试样,至试样高出上测压孔3~4cm止。在试样
3、上端铺厚约2cm铄石作缓冲层。待最后一层试样饱和后,继续使水位缓缓上升至溢水孔。当有水溢出时,关止水夹。4)试样装好后量测试样顶部至仪器上口的剩余高度,计算试样净高。称剩余试样质量(准确至1.0g),计算装入试样总质量。5)静置数分钟后,检查各测压管水位是否与溢水孔齐平。如不齐平,说明试样中或测压管接头处有集气阻隔,用吸水球进行吸水排气处理。6)降低调节关口,使位于试样上部1/3处,造成水位差,水即渗过试样,经调节管流出,在渗透过程中应调节供水管夹,使供水管流量略多于溢出水量。溢水孔应始终有余水溢出,以保持常水位。7)测压管水位稳定后,记
4、录测压管水位,计算各测压管间的水位差H1、H2。8)开动秒表,同时用量筒接取经一定时间的渗透水量,并重复1次。接取渗透水量时,调节管口不可没入水中。9)测记进水与出水处的水温,取平均值。10)降低调节管管口至试样中部及下部1/3处,以改变水力坡降,按本规程规定重复进行测定。11)根据需要,可装数个不同空隙比的试样,进行渗透系数的测定。2.3计算1)按下列公式计算试样的干密度ρd及孔隙比e。/Ahρd=mde=(ρwGs/ρd)-1式中,ρ为试样干密度,g/cm3;m为试样干质量,g;A为样断面积,cm2;h为试样高度,cm;e为试样孔隙d
5、d246建材世界2014年第35卷S1比;Gs为土粒相对密度。2)按下列公式计算渗透系数kk=QL/AHt式中,Q为时间t(s)内的渗透水量,cm3;L为两测压孔中心间的试样高度,10cm;H为平均水位差(H)/2,cm;t为时间,s。1+H23毛管水上升高度试验———直接观测法3.1仪器设备1)毛管仪:包括支架、玻璃杯及厚壁玻璃管。厚壁玻璃管内径为2~3cm,长约100cm,分度值为0.5cm,零点在下端,底端用金属网包住。2)天平:称量2000g,分度值0.1g。3)其他:烘箱,漏斗,称量盒,捣棒等。3.2操作步骤1)取代表性的风干砂
6、土约1500g,使其分散,借漏斗分数次装入玻璃管中,并用捣棒轻轻捣实,使密度均匀,并达到所需的干密度。2)将玻璃管垂直插入玻璃杯中,管身用支架固定。3)在玻璃杯中注入水,水面应高出管底0.5~1.0cm。在试验过程中水面须保持不变。4)注水入杯后,经过5min、10min、20min、30min、60min,以后每隔数小时,根据玻璃管中砂土颜色的深浅,测记各时间毛管水上升最高点的高度(从杯中水面为基点),直至上升稳定为止。4试验数据整理对于同一种土样,保持前后两个试验的击实次数一致,因此,两次试验土样的孔隙比是一样的。4.1选取土样A进行
7、试验1)常水头试验md=2484g,h=24.35cm,r=9.441/2cm,查表取Gs=2.65223v=πrh=π(9.441/2)×24.35=1704.61cm/v=2484/1704.61=1.46g/cm3ρd=mde=(ρwGs/ρd)-1=1×(2.65/1.457225456)-1=0.819≈0.82调整水头的位置,分别至试样上部1/3处、中部及下部1/3处,H1=250,H2=235,H3=211,t=6’21”,Q=79mLH1=244,H2=216,H3=170,t=5’34”,Q=130mLH1=234,H2
8、=203,H3=134,t=5’03”,Q=165mLk=QL/AHt,其中H=(H1+H2)/2,得2k1=79×10/π(9.441/2)×19.5×381=0.00152cm/s2k2=
