土的原位注水法滲透試驗(yàn)兩種滲透系數(shù)計(jì)算公式差異研究

張書林（安徽躍通建設(shè)工程有限責(zé)任公司　蚌埠　233000）

土的原位注水法滲透試驗(yàn)兩種滲透系數(shù)計(jì)算公式差異研究

張書林
（安徽躍通建設(shè)工程有限責(zé)任公司蚌埠233000）

本文對(duì)《土工試驗(yàn)規(guī)程》中土的原位注水法滲透試驗(yàn)兩種滲透系數(shù)公式差異進(jìn)行研究，得出試驗(yàn)時(shí)隨著水在土層中的入滲深度的增大滲透系數(shù)的近似值計(jì)算公式計(jì)算值逐漸接近較精確值計(jì)算公式計(jì)算值，當(dāng)入滲深度足夠大時(shí)兩公式計(jì)算結(jié)果趨于相同；不同透水性的土層中兩公式計(jì)算值趨于相同的快慢程度不同，在透水性良好的土層（如粗砂層）中比透水性不良的土層（如粘土層）中趨于相同的程度快。

原位注水法滲透試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算公式

1　引言

水利工程以及有防滲要求的建筑、公路等工程對(duì)防滲質(zhì)量都有要求，往往在施工前設(shè)定工程實(shí)體應(yīng)達(dá)到的抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)體的滲透系數(shù)指標(biāo)是常設(shè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，施工后通過(guò)測(cè)試工程實(shí)體的滲透系數(shù)來(lái)了解工程的抗?jié)B情況和達(dá)標(biāo)情況。為此測(cè)定工程實(shí)體的滲透系數(shù)是一項(xiàng)重要內(nèi)容。在《土工試驗(yàn)規(guī)程》中已規(guī)定了滲透系數(shù)的測(cè)定方法，測(cè)定方法分室內(nèi)和原位兩種，其中原位滲透試驗(yàn)給了兩種計(jì)算公式，但沒(méi)有給出兩種公式的具體適用條件。本文就原位注水法滲透試驗(yàn)中兩種滲透系數(shù)計(jì)算公式差異進(jìn)行研究，通過(guò)研究提出兩種公式的適用條件，便于計(jì)算時(shí)合理選用。

2　原位注水法兩種滲透系數(shù)公式

2.1近似值計(jì)算公式

2.2較精確值計(jì)算公式

式中：kT—滲透系數(shù)，cm/s；

Q—滲透流量，cm3/s；

A—內(nèi)環(huán)面積（≈400cm2）；

H1—試驗(yàn)時(shí)水的入滲深度，cm；

H2—貯水坑中水的深度，cm；

H3—相當(dāng)于作用毛細(xì)管力的水柱高度（cm），根據(jù)不同土質(zhì)可按表1查取。

3　分析研究

觀察（1）式與（2）式，發(fā)現(xiàn)兩式的區(qū)別僅在（2）式比（1）式多出一部分，該部分為。兩公式的差異研究只需研究多出的部分即可。為便于研究，令式中H1隨試驗(yàn)時(shí)間因素而變，故稱其為變量，令x=H1，式中H2、H3分別對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)時(shí)具體的貯水坑貯水深度、具體的土質(zhì)決定的水柱高度，稱其為固定量，令C=H2+H3，則上式變?yōu)椋?/p>

分析（3）式可以得到：變量x→+∞時(shí)函數(shù)值y取得極限1，這時(shí)（1）式與（2）式形式完全相同，也就是當(dāng)水的入滲深度無(wú)限大時(shí)用兩公式計(jì)算的滲透系數(shù)相同。但這種情況在實(shí)際試驗(yàn)中是不常出現(xiàn)的，一般情況試驗(yàn)中用兩公式計(jì)算的滲透系數(shù)總是存在差異的。如試驗(yàn)選用（2）式計(jì)算滲透系數(shù)，可以得到較為精確的結(jié)果，但計(jì)算時(shí)需要知道H1、H2及H3三個(gè)參數(shù)，這三個(gè)參數(shù)的取得需要耗用較多的工作量。如試驗(yàn)選用（1）式計(jì)算滲透系數(shù)就不考慮前述三個(gè)參數(shù)，計(jì)算簡(jiǎn)便，但選用①式計(jì)算精確性差，只能計(jì)算出近似值，該值與（2）式計(jì)算值之間偏差隨水的入滲深度增大而減小。只有當(dāng)水的入滲深度足夠大時(shí)計(jì)算偏差才會(huì)很小，在這種情況下，可用近似公式替代較精確計(jì)算公式計(jì)算滲透系數(shù)。為了解兩公式計(jì)算值偏差大小，以下分不同的土層和不同的水的入滲深度對(duì)公式中Y值進(jìn)行計(jì)算分析，通過(guò)對(duì)Y值的分析得出近似值計(jì)算公式計(jì)算值與精確值計(jì)算公式計(jì)算值偏差變化規(guī)律，為試驗(yàn)時(shí)計(jì)算滲透系數(shù)選用公式提供依據(jù)。

依據(jù)試驗(yàn)時(shí)貯水坑深度H2（假定為滲透儀內(nèi)環(huán)高度20cm）及表1中不同土質(zhì)對(duì)應(yīng)的相當(dāng)于作用于毛細(xì)管力的水柱高度H3確定C（C=H2+H3）的大小，再按不同的水的入滲深度x（H1）及不同土層計(jì)算y值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1　　相當(dāng)于作用于毛細(xì)管力的水柱高度表

表2　　水的不同入滲深度時(shí)y值計(jì)算結(jié)果表

從表2看，隨著水的入滲深度的增加y值逐漸接近1，在透水性不同的土層中接近1的快慢程度不同，透水性良好的土層（如粗砂層）中接近較快，在透水性不良的土層（如粉質(zhì)粘土層）中接近程度較慢。在相同的水的入滲深度下，在透水性良好的土層中Y值接近1的程度比在透水性不良的土層中大。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)土的原位注水法滲透試驗(yàn)兩種滲透系數(shù)公式差異研究，得到如下結(jié)論：

（1）試驗(yàn)用較精確值計(jì)算公式計(jì)算滲透系數(shù)一般都能得到較精確結(jié)果，但計(jì)算時(shí)須準(zhǔn)確測(cè)定水的入滲深度等參數(shù)，因此工作量比近似值計(jì)算公式大。

（2）試驗(yàn)用近似值計(jì)算公式計(jì)算滲透系數(shù)簡(jiǎn)便，但計(jì)算時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，誤差隨水的入滲深度增大而減小。

（3）試驗(yàn)用近似值計(jì)算公式計(jì)算的滲透系數(shù)隨著水的入滲深度的增大，逐漸接近用較精確值公式計(jì)算的滲透系數(shù)，當(dāng)入滲深度趨于無(wú)窮大時(shí)兩公式計(jì)算結(jié)果相同。因此，在選用近似值公式計(jì)算滲透系數(shù)時(shí)可根據(jù)水的入滲深度大小確定其適用條件。

（4）在相同的水的入滲深度下，在不同的土層中試驗(yàn)用近似值計(jì)算公式計(jì)算的滲透系數(shù)接近用較精確值計(jì)算公式計(jì)算的滲透系數(shù)的程度不同，在透水性良好的土層（如粗砂層）中接近程度較快，在透水性不良的土層（如粉質(zhì)粘土層）中接近程度較慢，因此在采用近似值公式計(jì)算滲透系數(shù)時(shí)可根據(jù)土層滲透性良好與否確定其適用條件■