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雙環(huán)滲透試驗(yàn)儀雙環(huán)入滲儀滲透儀

閱讀:992        發(fā)布時(shí)間:2021-5-27

雙環(huán)滲透試驗(yàn)儀

1. 試驗(yàn)的目的及意義

 

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),主要為研究區(qū)域性水均衡、水庫(kù)、灌區(qū)、渠道滲漏量、山前地區(qū)地表水滲入量等進(jìn)行的。

 

2. 試驗(yàn)的適用范圍

 

對(duì)砂土和粉土,可采用試坑法或單環(huán)法;對(duì)粘性土應(yīng)采用試坑雙環(huán)法。

 

3. 試驗(yàn)的基本原理

 

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。

 

4. 試驗(yàn)儀器及制樣工具

 

滲水雙環(huán)(兩個(gè)高約50cm,直徑分別為0.25m和0.5m的鐵環(huán))、兩套帶有刻度的供水桶、膠帶、橡皮管,止水夾、鐵鍬、尺子、及若干要填在試環(huán)底部的小礫石。

 

5. 試驗(yàn)步驟

 

(1) 確定試點(diǎn),開(kāi)挖試坑。

 

確定試點(diǎn)有三個(gè)原則:

 

1) 代表性。試點(diǎn)處的包氣帶巖層要能代表試區(qū)相當(dāng)大范圍內(nèi)包氣帶巖層的情況;

 

2) 一致性。試點(diǎn)處包氣帶巖層的選擇應(yīng)與大目標(biāo)一致,如本次實(shí)例是為了選擇人工回灌點(diǎn),所以選擇包氣帶巖層滲透性能較好的部位進(jìn)行試驗(yàn)。

 

3) 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)。

 

試坑開(kāi)挖:

 

鏟去表土,露出目標(biāo)層,試坑深度應(yīng)大于0.8-1.2m,試坑面積1.3×1.0m左右,以消除包氣帶表層植被根系對(duì)試驗(yàn)的影響。

 

(2) ??壓入雙環(huán)、鋪礫、立標(biāo)

 

將雙環(huán)同心壓入試坑底部*,原則上壓入0.8-1cm即可,實(shí)際中,將雙環(huán)壓入試層3-8cm。鋪礫的目的是防止注水時(shí)將環(huán)底的沙層沖起,試驗(yàn)中實(shí)際鋪礫3-4cm。

 

立標(biāo)的目的在于,定水頭注水時(shí),控制環(huán)底水層厚度,一般控制在10cm,需要說(shuō)明的一點(diǎn)是,此處所言的“水層厚度”是包括環(huán)底鋪礫厚度在內(nèi)的。

 

(3) 水頭注水、觀測(cè)記錄

 

以環(huán)底水標(biāo)為準(zhǔn),保持標(biāo)頭剛好淹在水中,內(nèi)外環(huán)同時(shí)定水頭注水(隨時(shí)保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在10cm的同一高度。這樣即可認(rèn)為,內(nèi)外環(huán)之間滲入的水主要消耗在側(cè)向擴(kuò)散上,內(nèi)環(huán)滲入的水主要消耗在垂向滲透上,為準(zhǔn)垂向一維滲流)。

 

同時(shí)從供水桶觀測(cè)注入水量。記錄的時(shí)間,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。

 

(4) 滲入速度穩(wěn)定,完成試驗(yàn)

 

試驗(yàn)記錄的過(guò)程中,繪制出滲速時(shí)間v-t曲線,當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間(一般為30分鐘)曲線保持在一個(gè)不大的區(qū)間,再延續(xù)一段時(shí)間,如2-3h,即可結(jié)束試驗(yàn)。

 

6. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

 

(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

 

 

T(min)

 

1

 

2

 

2

 

5

 

10

 

10

 

Q(ml)

 

300

 

200

 

100

 

150

 

450

 

450

 

第二組

 

T(min)

 

1

 

2

 

2

 

5

 

10

 

10

 

Q(ml)

 

250

 

200

 

120

 

190

 

400

 

400

 

7. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

 

(1)計(jì)算滲透系數(shù)

 

根據(jù)達(dá)西定律:?

 

式中 Q-穩(wěn)定滲流量(m3/min);

 

A-雙環(huán)內(nèi)徑面積(m2);

 

K-滲透系數(shù)(m/min);

 

I—水力梯度,滲透系數(shù)為1的滲透流速;

 

?

 

式中Z-試坑內(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);

 

?-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)。試驗(yàn)地點(diǎn)土為粘性,其大小約為1;

 

時(shí)間min

 

滲透深度(cm)

 

水力梯度I

 

滲透系數(shù)m/mim

 

1

 

50

 

3.20

 

0.00245

 

3

 

0.0010

 

5

 

0.0006

 

10

 

0.0004

 

20

 

0.0004

 

30

 

0.0004

 

(2)滲透速度隨時(shí)間變化的曲線

 

?

 

8. 試驗(yàn)成果分析及工程應(yīng)用

 

由于經(jīng)濟(jì)成本低且簡(jiǎn)便易行,在包氣帶巖層參數(shù)的求取中,雙環(huán)滲水試驗(yàn)具有重要的實(shí)用價(jià)值,但要慎重對(duì)待試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和處理,在采集中盡量避免人為誤差,在處理中力求減小概化誤差。

 

由于基于垂向一維滲流,在公式法求滲透系數(shù)的過(guò)程中,側(cè)向滲透對(duì)求解結(jié)果的影響頗大。因此,在雙環(huán)試驗(yàn)中保持內(nèi)、外環(huán)水層高度一致很重要。

 

在入滲速度近似法求k中,約束條件為HS+0.5HC/Lw很小,要使此條件得到滿足,控制上試環(huán)水層厚度在10cm以下是必要的。

 

雙環(huán)滲水試驗(yàn)對(duì)滲透系數(shù)較大的松散巖類(lèi)孔隙巖層的適用性較好,而對(duì)滲透系數(shù)較小的粘土、亞粘土巖層的適用性較差。

 

 

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