什麼是滲透係數滲透係數的測定方法

　　滲透係數K是綜合反映土體滲透能力的一個指標，其數值的正確確定對滲透計算有著非常重要的意義。那麼你對滲透係數瞭解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是滲透係數的內容，希望大家喜歡!

　　滲透係數的介紹

　　滲透係數又稱水力傳導係數***hydraulic conductivity***。在各向同性介質中，它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度，表示式為：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質的滲透率，它只與固體骨架的性質有關，κ為滲透係數;η為動力粘滯性係數;ρ為流體密度;g為重力加速度。在各向異性介質中，滲透係數以張量形式表示。滲透係數愈大，岩石透水性愈強。強透水的粗砂礫石層滲透係數>10米/晝夜;弱透水的亞砂土滲透係數為1～0.01米/晝夜;不透水的粘土滲透係數<0.001米/晝夜。據此可見土壤滲透係數決定於土壤質地。

　　滲透係數的計算方法

　　影響滲透係數大小的因素很多，主要取決於土體顆粒的形狀、大小、不均勻係數和水的粘滯性等，要建立計算滲透係數k的精確理論公式比較困難，通常可通過試驗方法，包括實驗室測定法和現場測定法或經驗估演算法來確定k值。

　　滲透係數的測定方法

　　滲透係數的測定方法主要分“實驗室測定”和“野外現場測定“兩大類。

　　1.實驗室測定法

　　目前在實驗室中測定滲透係數 k 的儀器種類和試驗方法很多，但從試驗原理上大體可分為”常水頭法“和"變水頭法"兩種。

　　常水頭試驗法就是在整個試驗過程中保持水頭為一常數，從而水頭差也為常數。 如圖：

　　試驗時，在透明塑料筒中裝填截面為A，長度為L的飽和試樣，開啟水閥，使水自上而下流經試樣，並自出水口處排出。待水頭差△h和滲出流量Q穩定後，量測經過一定時間 t 內流經試樣的水量V，則

　　V = Q*t = ν*A*t

　　根據達西定律，v = k*i，則

　　V = k****△h/L****A*t

　　從而得出

　　k = q*L / A*△h=Q*L /*** A*△h***

　　常水頭試驗適用於測定透水性大的沙性土的滲透引數。粘性土由於滲透係數很小，滲透水量很少，用這種試驗不易準確測定，須改用變水頭試驗。

　　變水頭試驗法就是試驗過程中水頭差一直隨時間而變化，其裝置如圖：

　　水從一根直立的帶有刻度的玻璃管和U形管自下而上流經土樣。試驗時，將玻璃管充水至需要高度後，開動秒錶，測記起始水頭差△h1，經時間 t 後，再測記終了水頭差△h2，通過建立瞬時達西定律，即可推出滲透係數 k 的表示式。

　　設試驗過程中任意時刻 t 作用於兩段的水頭差為△h，經過時間dt後，管中水位下降dh，則dt時間內流入試樣的水量為

　　dVe = -a dh

　　式中 a 為玻璃管斷面積;右端的負號表示水量隨△h的減少而增加。

　　根據達西定律，dt時間內流出試樣的滲流量為：

　　dVo = k*i*A*dt = k****△h/L****A*dt

　　式中，A——試樣斷面積;L——試樣長度。

　　根據水流連續原理， 應有dVe = dVo，即得到

　　k = ***a*L/A*t***㏑***△h1/△h2***

　　或用常用對數表示，則上式可寫為

　　k = 2.3****a*L/A*t***lg***△h1/△h2***

　　2. 野外現場測定法

　　滲水試驗***infiltration test***一般採用試坑滲水試驗，是野外測定包氣帶鬆散層和岩層滲透係數的簡易方法。試坑滲水試驗常採用的是試坑法、單環法、和雙環法。

　　試坑法

　　是在表層乾土中挖一個一定深度***30-50釐米***的方形或圓形試坑，坑底要離潛水位3-5米，坑底鋪2一3釐米厚的反濾粗砂，向試坑內注水，必需使試坑中的水位始終高出坑底約10釐米。為了便於觀測坑內水位，在坑底要設定一個標尺。求出單位時間內從坑底滲入的水量Q，除以坑底面積F，即得出平均滲透速度v=Q/F。當坑內水柱高度不大***等於10釐米***時，可以認為水頭梯度近於1，因而K***滲透係數***=V。這個方法適用於測定毛細壓力影響不大的砂類土，如果用在粘性土中，所測定的滲透係數偏高。

　　單環法

　　是試坑底嵌入一個高20釐米，直徑35.75釐米的鐵環，該鐵環圈定的面積為1000平方釐米。鐵環壓入坑底部10釐米深，環壁與土層要緊密接觸，環內鋪2一3釐米的反濾粗砂。在試驗開始時，用馬利奧特瓶控制環內水柱，保持在10釐米高度上。試驗一直進行到滲入水量Q固定不變為止，就可以按下式計算滲透速度：v=Q/F，所得的滲透速度即為該鬆散層、岩層的滲透係數值。

　　雙環法

　　是試坑底嵌入兩個鐵環，增加一個內環，形成同心環，外環直徑可取0.5米, 內環直徑可取0.25米。試驗時往鐵環內注水，用馬利奧特瓶控制外環和內環的水柱都保持在同一高度上，***例如10釐米***。根據內環取的的資料按上述方法確定鬆散層、岩層的滲透係數值。由於內環中的水只產生垂直方向的滲入，排除了側向滲流帶的誤差，因此，比試坑法和單環法精確度高。內外環之間滲入的水，主要是側向散流及毛細管吸收，內環則是鬆散層和岩層在垂直方向的實際滲透。

　　當滲水試驗進行到滲入水量趨於穩定時，可按下式精確計算滲透係數***考慮了毛細壓力的附加影響***：K***滲透係數***= QL/ F***H+Z+L***。

　　式中：

　　Q-----穩定的滲入水量***立方厘米/分***;

　　F------試坑內環的滲水面積***平方釐米***;

　　Z-----試坑內環中的水厚度***釐米***;

　　H-----毛細管壓力***一般等於岩土毛細上升高度的一半******釐米***;

　　L-----試驗結束時水的滲入深度***試驗後開挖確定******釐米***。

滲透係數的測定方法