09月22日, 2014 438次
Permeability Orifice Net Coefficient（渗透系数的确定和影响因素）
渗透系数k是表征土壤渗流强度的量化指标，也是计算中必须使用的基本参数。不同类型的土壤有非常不同的k值。因此，准确测定土壤的渗透系数是一项非常重要的工作。
实验室测量法 目前，实验室测定渗透系数k的仪器和试验方法很多，但从试验原理上，大致可分为恒水头法和变水头法两大类。方法。
(1)恒压头试验法
恒水头试验法是在整个试验过程中保持水头恒定，所以水头差也是恒定的。适用于测量高渗透性砂质土壤的渗透系数，
假设试样的长度为L，截面积为A。试验时，先打开供水阀，让水从上到下通过试样，从溢流槽排出。样品两端装有测压管，测量水头差h，待样品渗水稳定后，一段时间后，测量流过样品的水量Q与水头差t 期间测压管的 h，然后根据达西口网络定律：
(2) 可变扬程测试法
对于粘性土，由于其渗透系数小，渗流量小，不易准确测定恒水头渗透率试验。因此，渗透系数小的土体可用于变水头渗透性试验。在可变水头试验中，水头在试验过程中随时间变化。土壤的渗透系数由水头的变化与流经试样横截面的水量之间的关系决定。测试装置如图3所示。如图6(b)所示。水从直立的玻璃管和带有刻度的 U 形管从上到下流过样品。测试过程中，将预处理过的测试水注入玻璃管至适当高度，启动秒表，测量初始水头差 h1，然后在经过时间 t 后测量水头差 h2，可由达西定律推导出给出了渗透系数的表达式。
渗透测试装置示意图
设玻璃管的内截面积为a，试样的长度为l，试样的截面积为a。试验后任一时刻t的水头差为h，DT时段后管内水位下降DH，则DT时段流经样品的水流量为：
其中，负号表示渗水量随着 H 的减小而增加。
根据达西定律，DT期间流经样品的水量可表示为：
让方程 (a) 等于方程 (b) 得到：
对上式两边积分：
土壤渗透系数可表示为
实验室测定渗透系数K的优点是设备简单，成本低。但由于土壤渗透率与土壤结构关系密切，水平方向和垂直方向的渗透率往往不同；加之采样过程中的扰动，很难获得具有代表性的原状土样，尤其是沙土。因此，室内试验测得的K值往往不能很好地反映现场土壤的实际渗透特性。为了测量地基土层的实际渗透系数，可以直接现场测量K值。
渗透系数的现场测量 在现场渗透率的现场研究中，通常采用现场钻孔抽水试验或注水试验来确定渗透系数K值。对于均质的粗粒土层，现场抽水试验测得的K值往往比室内试验更可靠。下面主要介绍通过抽水试验确定K值的方法。注水试验的原理与抽水试验相似。
如图所示为现场抽水试井示意图。在现有网场钻一试井，试井贯穿待测沙土层，并在距井中心不同距离设置一或二个观测孔。然后以恒定的速度从井中连续抽水。画水使周围地下水位逐渐下降，形成以井筒为中心的漏斗状地下水面。
测量试验井和观察孔内的稳定水位，绘制测压管水位变化曲线图。压力计水头差形成的水力坡度使水流入井中。假设水流是水平的，那么到井的渗流应该是一系列同心圆柱体。出水量和井内动态水位稳定一段时间后，若实测抽水量为Q，则观测孔与井轴线的距离为r1和r2，水位高度为孔内为h1和h2，达西定律为可求出土层的平均k值。
抽水试验示意图
围绕井绘制水的横截面。断面与井中心的距离为r，水面高度为h。那么水的截面积A为：
假设过水断面各部分的水力坡度为常数，等于该点地下水位线的坡度，则
根据达西定律，单位时间内从井中抽取的水量为：
对等式两边积分：
或表示为常数对数，则
现场确定k值可以获得更可靠的场地平均渗透系数，但测试成本比较大，需要根据工程规模和勘察要求确定是否需要采用.
