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水利水电工程试坑双环注水试验装置

双环法测野外渗透系数

一、实验目的和意义

双环法试验是野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数的常用的简易方法，试验的结果更接近实际情况。利用这个试验资料研究区域性水均衡以及水库、灌区、渠道渗漏量等都是十分重要的。

二、实验方法

野外测定包气带非饱和松散岩层的渗透系数zui常用的是试坑法，单环法和双环法。其中双环法的精度zui高。

三、实验原理

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20cm，直径分别为0.25m和0.5m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，因此它比试坑法和单环法的精度都高。

图1双环法渗水试验示意图

四、实验仪器

双环、铁锹、尺子、水桶、胶带、橡皮管

五、实验步骤

（1）选择试验场地，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。

（2）按双环法渗水试验示意图，安装好试验装置。

（3）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。

（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10分钟观测一次，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。

六、注意事项

（1）随时保持内外环的水柱都保持在0.1m的同一高度。

（2）向供水瓶注水时，做好水量转换的换算

七、实验成果

（1）野外渗水试验的记录格式见表1。

表1 野外渗水试验记录

工程名称                    试验者         

工程编号                    计算者           

试验日期                    校核者           

注：A－双环内径面积（314cm²） I是水力梯度,

（2）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）；

     Z－渗坑内水层厚度（m）；

     L－在试验时间段内，水由试坑底向土层中渗透的深度（m）；

     H_k－水向干土中渗透时，所产生的毛细压力，以水柱高表示（m）；

L值可在试验后用手摇钻取样，测定其含水量变化得知。H_k按表2确定。如果当试验层为粗砂或粗砂卵石层，而试坑中水层厚度为10cm时，H_k与Z及L相比则很小I近似等于1，则

K=Q/A=V（渗透速度）

若试验层是粘性土类，可按H_k的实际数值代入公式计算得出I值，再利用 求得渗透系数（K）。

表2. 不同岩性毛细压力H_k表

（3）成果

①绘制试坑平面位置图；

②计算渗透系数。

为了解在渗水试验过程中渗透流量及渗透速度随时间的变化，绘制渗透流量及渗透速度随的历时曲线。

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