粗颗粒土的渗透及渗透变形试验.doc

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1、粗颗粒土的渗透及渗透变形试验一、试验目的本试验的目的是测定粗颗粒土在渗流水通过时,试样的渗透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降(管涌)及土体整体浮动时的破坏坡降(流土)。本试验适用于扰动的粗颗粒土试样和原状粗颗粒土试样。二、试验原理在双对数纸上，以渗透坡降i为纵坐标，渗透速度v为横坐标，绘制渗透坡降与渗流速度关系曲线（Lgi～Lgv曲线），如图2.0.1图2.0.1Lgi～Lgv曲线当Lgi～Lgv关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降ik其值为：ik=i2+i12式中i2——开始出现管涌时的坡降i1——开始出现管涌前一级

2、的坡降三、试验设备及试验操作1.仪器设备（1）垂直渗透变形仪：包括仪器筒、顶盖、底座、透水板及支架。（2）供水设备：供水箱、提升架、橡皮管、供水箱设置溢流堰，能保持常水头。（3）加荷设备：活塞杆、加荷框架、加荷杠杆和百分表支架。（4）量测设备：测压管、量筒、秒表、温度计、百分表和测压装置。（5）其他设备：击锤（或振动器）、台秤、天平及标准筛等。2.操作步骤（1）将下进水口与供水管相连接，使仪器充水，检查仪器的各部件是否堵塞及漏水等。检查完毕后，降低供水箱，使水箱中水位与下透水板的下沿齐平。取去顶盖，放入孔径5mm的下透水板，并铺以同样直径的滤网，以免细料漏失。沿仪器壁和滤

3、网之间的接触缝隙涂一圈油泥或橡皮泥。开启全部测压孔，使之处于排气状态。（2）扰动试样制备①从风干、松散的土样中，取具有代表性土样，进行颗粒分析试验，确定试样的颗粒级配，并绘制颗粒级配曲线。②根据试验土样粒径，按仪器内径应大于试样粒径d85的5倍选择仪器。当常规试验的仪器内径不能满足要求时，应设计加工大直径的渗透变形仪。或根据试样情况，亦可对最大允许粒径以上的粗颗粒按SL237-053-1999规程3.1.3的规定加以处理。③根据需要控制的干密度及试样高度，按下列公式计算试样质量：md=ρdπr2hˊ式中md—试验需要的干土质量，g；ρd—需控制的干密度,g/cm3；r—仪

4、器筒身半径，cm；hˊ—试样高度，cm。④称取试样后，为减少粗细颗粒分离现象，保证试样的均匀性，应当分层装试样，且每层的级配应相同，还可酌加相当于试样质量1%～2%的水分，拌和均匀后再进行装样。⑤将称好的试样均匀分层装入仪器中,用击实锤(对于风化石渣或易击碎之土料可采用振动加密法)击实。达到要求的密度试样总厚度：砂土不小于10cm细砾石不小于15cm；中粗砾石为20～25cm；卵石不应小于d85的3～5倍，以包括试样中最大颗粒为度。装填分层厚度：砂土一般为2～3cm；砂砾石及砂卵石为d85的1.5～2.5倍。（3）原状试样制备①取样位置。应选择有代表性地层和渗流流态条件的

5、不同部位，如防渗墙底部、坝基内部段、水流出逸段、抗渗强度较低处等部位取样。②在取样地点。首先挖一尺寸大于试样尺寸的土柱，除去土样表面的扰动土，再用削土工具小心地慢慢地将土样削至所要求尺寸（圆形）。③环绕土柱底四周的水平土面上铺垫一层砂，并使垫砂平整。④套上筒身，筒身与试样周围间隙大致相等，埋设中间测压管，间距10cm左右，然后在试样周围浇注膨胀快凝水泥砂浆（配合比：水灰比0.65、灰砂比1：1，掺20%生石膏、20%氯化钙、0.005%铝粉），浇好养护。⑤待砂浆有一定强度后（一般24h），小心地切断土柱，然后连同筒身运至室内。将试样削平，在试样下端放置下透水板及斜透水板。

6、接上下进水口，并与供水管连接。（4）试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用热水饱和法进行饱和，即在供水箱内贮存热水，使水位略高于试样底面位置再缓慢地提升水箱，每次提升1cm，待水箱水位与试样中水位相等，并停10min后，再提升水箱，随着供水箱上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气。与此同时，随着水位上升，应接通相应的测压管。（若试验用自来水，应至少贮存一天曝气后再用来作试验用水，以减少水中气体的离析）。为减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，力求使试验用水的温度等于或高于室温或采用其他排气措施。（5）根据工程要

7、求，如需要在试验过程中在试样顶面施加荷载，则利用加荷设备，通过活塞及上透水板对试样施加荷载。（6）试验时，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，应先根据细粒含量大致判别试样渗透变形的破坏形式。如为管涌破坏，则渗透坡降初始值及递增值要小一些。如为流土破坏，则渗透坡降初始值及递增值应大一些。其原则是既要测得试样临发生变形前的坡降又能准确地测得临界坡降。（7）提升供水箱，使供水箱的水面高出渗透容器的溢水口（上进水口），保持常水头差，形成初始渗透坡降。（8）对管涌土，加第一级水头时，初始渗透坡降可为0.02～0.03，然后一般可按0.05