水利水電工程試坑雙環(huán)注水試驗(yàn)裝置
雙環(huán)法測(cè)野外滲透系數(shù)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵饬x
雙環(huán)法試驗(yàn)是野外測(cè)定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)的常用的簡(jiǎn)易方法，試驗(yàn)的結(jié)果更接近實(shí)際情況。利用這個(gè)試驗(yàn)資料研究區(qū)域性水均衡以及水庫(kù)、灌區(qū)、渠道滲漏量等都是十分重要的。
二、實(shí)驗(yàn)方法
野外測(cè)定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)zui常用的是試坑法，單環(huán)法和雙環(huán)法。其中雙環(huán)法的精度zui高。
三、實(shí)驗(yàn)原理
在一定的水文地質(zhì)邊界以內(nèi)，向地表松散巖層進(jìn)行注水，使?jié)B入的水量達(dá)到穩(wěn)定，即單位時(shí)間的滲入水量近似相等時(shí)，再利用達(dá)西定律的原理求出滲透系數(shù)（K）值。
在坑底嵌入兩個(gè)高約20cm，直徑分別為0.25m和0.5m的鐵環(huán)，試驗(yàn)時(shí)同時(shí)往內(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水，并保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在同一高度，以0.1m為宜，由于外環(huán)滲透場(chǎng)的約束作用使內(nèi)環(huán)的水只能垂向滲入，因而排除了側(cè)向滲流的誤差，因此它比試坑法和單環(huán)法的精度都高。
圖1雙環(huán)法滲水試驗(yàn)示意圖
四、實(shí)驗(yàn)儀器
雙環(huán)、鐵鍬、尺子、水桶、膠帶、橡皮管
五、實(shí)驗(yàn)步驟
（1）選擇試驗(yàn)場(chǎng)地，在潛水埋藏深度大于5m的地方為好。如果潛水埋深小于2m時(shí)，因滲透路徑太短，測(cè)得的滲透系數(shù)不真實(shí)，就不要使用滲水試驗(yàn)。
（2）按雙環(huán)法滲水試驗(yàn)示意圖，安裝好試驗(yàn)裝置。
（3）往內(nèi)、外鐵環(huán)內(nèi)注水，并保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在同一高度，以0.1m為宜。
（4）按一定的時(shí)間間隔觀測(cè)滲入水量。開(kāi)始時(shí)因滲入量大，觀測(cè)間隔時(shí)間要短，稍后可按一定時(shí)間間隔比如每10分鐘觀測(cè)一次，直至單位時(shí)間滲入水量達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，再延續(xù)2～4小時(shí)即可結(jié)束試驗(yàn)。
六、注意事項(xiàng)
（1）隨時(shí)保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在0.1m的同一高度。
（2）向供水瓶注水時(shí)，做好水量轉(zhuǎn)換的換算
七、實(shí)驗(yàn)成果
（1）野外滲水試驗(yàn)的記錄格式見(jiàn)表1。
表1 野外滲水試驗(yàn)記錄
工程名稱 試驗(yàn)者
工程編號(hào) 計(jì)算者
試驗(yàn)日期 校核者
試驗(yàn)次數(shù) | 經(jīng)過(guò)的時(shí)間 (s) | 滲透流量 m3/min | 滲透速度 m/min | 滲透系數(shù) m/min |
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注：A－雙環(huán)內(nèi)徑面積（314cm2） I是水力梯度,
（2）計(jì)算滲透系數(shù)
根據(jù)達(dá)西定律： k=Q/AI
式中 Q－穩(wěn)定滲流量（m3/min）；
K－滲透系數(shù)（m/min）；
A－雙環(huán)內(nèi)徑面積（m2）；
Z－滲坑內(nèi)水層厚度（m）；
L－在試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)，水由試坑底向土層中滲透的深度（m）；
Hk－水向干土中滲透時(shí)，所產(chǎn)生的毛細(xì)壓力，以水柱高表示（m）；
L值可在試驗(yàn)后用手搖鉆取樣，測(cè)定其含水量變化得知。Hk按表2確定。如果當(dāng)試驗(yàn)層為粗砂或粗砂卵石層，而試坑中水層厚度為10cm時(shí)，Hk與Z及L相比則很小I近似等于1，則
K=Q/A=V（滲透速度）
若試驗(yàn)層是粘性土類，可按Hk的實(shí)際數(shù)值代入公式計(jì)算得出I值，再利用 求得滲透系數(shù)（K）。
表2. 不同巖性毛細(xì)壓力Hk表
巖石名稱 | Hk（m） | 巖石名稱 | Hk（m） |
重亞粘土 輕亞粘土 重亞砂土 輕亞砂土 | ≈1.0 0.8 0.6 0.4 | 細(xì)粒粘土質(zhì)砂 粉砂 細(xì)砂 中砂 | 0.3 0.2 0.1 0.05 |
（3）成果
①繪制試坑平面位置圖；
②計(jì)算滲透系數(shù)。
為了解在滲水試驗(yàn)過(guò)程中滲透流量及滲透速度隨時(shí)間的變化，繪制滲透流量及滲透速度隨的歷時(shí)曲線。
