研究室內(nèi)滲透試驗結(jié)果的影響因素及注意事項

劉 翠

（甘肅土木工程科學研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730020 ）

滲透系數(shù)為土工試驗階段的主要指標之一，在現(xiàn)實檢測試驗中，滲透系數(shù)可能出現(xiàn)較明顯波動，這提示相關人員應結(jié)合土體類型采用相關方法。變水頭滲透試驗是一種于鉆孔中檢測土體滲透系數(shù)的一種常用方法，試驗過程中,試驗水頭逐漸跌落，最后趨于零，通過探究套管中試驗水頭降落速度與時間間的相關性，測算出試樣的滲透系數(shù)，該試驗方法在粉土、砂土及粘性土中均表現(xiàn)出較高適用性。

1 水頭滲透試驗方法與步驟

步驟1：結(jié)合相關試驗規(guī)程，制備試驗樣品，有原狀、擾動試樣之分，其各自對應的制備方法為：:

（1）原狀試樣：結(jié)合被檢測滲透系數(shù)方向，借用環(huán)刀于土層面方向上切割、獲取原狀試樣，將試樣兩側(cè)切削平整即可，嚴禁使用修土刀數(shù)次進行涂抹。將其放置在飽和器中抽氣飽和。

（2）擾動試樣：當確定干密度偏大（ρd≥1.40g/cm3）時，推薦使用飽和度偏低（St≤80%）土壓實或擊實法制取試樣；而若干密度偏低時，把試樣浸泡在水內(nèi)，確定其飽和以后，制作成符合工況的飽和型試驗樣品。

步驟2：將滲水石、密封圈統(tǒng)統(tǒng)放入底座內(nèi)，把適量凡士林涂擦在套筒內(nèi)側(cè)壁，使用土樣環(huán)刀輕輕刮除多余凡士林，并在其妥善安置在底座上方。

步驟3：嚴格依照相關規(guī)范、試驗設計要求連接儀器，檢查裝置的氣密性。銜接調(diào)節(jié)管和供水管，經(jīng)由儀器底斷輸注水，直至觀測到水位抵達金屬透水板頂面時，安放濾紙，閉合水夾。

步驟4：精確量取有代表性的風干試驗（3～4kg），稱重精確到1g，檢測風干含水率指標。

步驟5：以分層的形式將試驗樣品安放到儀器內(nèi)，結(jié)合前期設定的

預定孔隙比調(diào)控試樣密度，各分層裝樣結(jié)束后，經(jīng)調(diào)節(jié)管注水到試樣頂面。要求最末層應在上測壓管孔上方3～4cm 處。在確定最末一層試樣飽和度符合相關規(guī)范要求后，持續(xù)使水位升高到圓筒頂面。拆除調(diào)節(jié)管，確保管口在圓筒頂面之上，檢測三個測壓管水位和孔口是否在同一水平線上。

步驟6：利用專用器具測量樣品頂?shù)酵岔數(shù)挠喔?，借此測算出試樣的高度。量出剩余土樣的重量，測算裝進的質(zhì)量、試樣對應的干密度與孔隙比。

步驟7：使用供水管朝著圓筒頂端注水，確保水面一直和滲透儀頂端持平，并將調(diào)節(jié)管高適度調(diào)低，構(gòu)建從上至下的滲流形式。將調(diào)節(jié)管穩(wěn)固在某一水平面上，歷經(jīng)一段時間后，三個測壓管內(nèi)水位均能抵達穩(wěn)定值，則提示形成了穩(wěn)定型滲流場。

步驟8：在≤200 ㎝水頭作用下，靜置一段時間時間，當觀察水管口處有水溢出以后，提示就可以進行檢測。

步驟9：試驗檢測階段，對水頭管行沖水處理，當觀測到其抵達預設高程后，閉合管夾及啟動秒表，檢測并記錄起始水頭h1，歷經(jīng)時間t 以后，再檢測記錄終止水頭h2，并測出試驗時、終止時水樣的溫度[1]。

2 影響滲透試驗結(jié)果的因素分析

土體的形成原因、所處年代、結(jié)構(gòu)、密實度高低、土顆粒構(gòu)成、礦物質(zhì)成分、

、滲流液屬性、試驗溫度等均是影響滲透系數(shù)高低的主要因素。土體所處年代越臨近、結(jié)構(gòu)松散度越高、密實度越低、顆粒內(nèi)粗土占有率越高，則試樣的滲透系數(shù)越高，反之越低。

滲透試驗檢測結(jié)果的精確度。

（1）取用、運送試驗樣品階段，若形成擾動情況，則將會引起土體滲透系數(shù)明顯增加。

（2）制備試樣時，若未能均勻的施力，則將會降低[2]。

試樣表面結(jié)構(gòu)的完好度，內(nèi)部與邊界可能會形成不同程度缺損狀況，導致滲透試驗結(jié)果增大。

（3）試驗階段，儀器設備先進性及銜接狀況、水質(zhì)純凈度均會影響到試驗檢測結(jié)果。

（4）向儀器內(nèi)投裝試樣階段，人為擾動的情況難以完全規(guī)避，尤其是輕土。

（5）試樣放入儀器后靜置時間過長，則將會促進水分蒸發(fā)、喪失過程，勢必會影響到滲透試驗檢測結(jié)果。

（6）當試驗樣品保護度存在差異時，檢測到的土質(zhì)滲透系數(shù)也不盡一致。

（7）試驗水頭高程也影響滲透試驗檢測結(jié)果的準確度。

（8）在觀測到有水溢出以后，試樣檢測時間的設定情況也關系著試驗結(jié)果的精確度。

3 試驗過程中應注意的事項

3.1 在選取、運送試樣階段，盡量減少或消除人為因素形成的干擾，將樣品被擾動情況發(fā)生率降至最低。

3.2 制備試樣時，聯(lián)合使用削土器，盡量保證下壓力度的勻稱性，已將對土體形成的擾度程度降至最低，最好使環(huán)刀中的土體臨近純天然狀態(tài)。

3.3 強試樣投放在裝置階段，盡量不觸碰或少觸碰土樣，在密閉性達標的情況，盡量不手動調(diào)整樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

3.4 在裝好試樣后，應加強水頭高度指標的控制，過高會增加樣品破損情況發(fā)生的風險。在實踐中，建議將屬于同一類別的土體安放在兩個相毗鄰的儀器上，土體粘稠度越大，給水頭時越高，反之越低。多數(shù)情況下，要求試驗水頭要高于該類土體允許的坡降值[3]。

3.5 試驗階段，盡量取用現(xiàn)實作用于該類土體的天然水。若取用天然水有很大難度，則推薦使用純水或經(jīng)嚴格過濾工藝的清水。試驗前期要求工作人員一定要使用抽氣法或煮沸法予以脫氣（也包括天然水），試驗階段要求水溫宜高于室溫3～4℃。有關規(guī)范中要求使用水溫20℃或10℃時對應的滲透系數(shù)作為標準滲透系數(shù)。

3.6 試驗時，在滲透力的作用下，土樣的干密度指標發(fā)生一定波動，進而促進滲透系數(shù)的改變過程，故而，滲透試驗時間不宜過長，水頭差也不能過于懸殊。

3.7 試驗中，每次檢測的水頭h1 與h2 兩者差值應＞10 ㎝[4]。

3.8 試驗過程中若發(fā)現(xiàn)水流過于快速或出水口處形成渾濁現(xiàn)象，則應快速檢測裝置氣密性及是否形成集中滲流情況，若存在，則應重新制備試樣，再行檢測。

3.9 一定要應用無氣水作試驗，要不很可能導致試驗階段水內(nèi)氣泡滯留于試樣內(nèi)，造成伴隨滲透時間延長，所檢測到的滲透系數(shù)有持續(xù)跌落趨勢，形成不被允許的試驗偏差[5]。

3.10 滲透試驗整體結(jié)束以后，分析檢測到的數(shù)據(jù)時，一方面要分析土體類型與滲透系數(shù)兩者的相關性，另一方面還需考慮到試驗樣品內(nèi)是否有雜質(zhì)滯留、土質(zhì)的勻稱度及有無孔隙等諸多狀況。

4 結(jié)束語：

總之，為確保滲透試驗檢測結(jié)果的準確度，在實踐中要求相關人員應嚴格依照相關規(guī)程規(guī)范有次序的完成試驗研究任務，并予以本文所提及到的幾點注意事項一定重視，事前擬定防范措施、方案等，力爭做到防患于未然。在出具滲透試驗檢測結(jié)果階段，應綜合分析土體自身屬性、設備配置及人為操作等多種因素，盡可能的為土質(zhì)評估工作提供準確數(shù)據(jù)信息。