土的原位注水法滲透試驗兩種滲透系數(shù)計算公式差異研究

張書林（安徽躍通建設工程有限責任公司　蚌埠　233000）

土的原位注水法滲透試驗兩種滲透系數(shù)計算公式差異研究

張書林
（安徽躍通建設工程有限責任公司蚌埠233000）

本文對《土工試驗規(guī)程》中土的原位注水法滲透試驗兩種滲透系數(shù)公式差異進行研究，得出試驗時隨著水在土層中的入滲深度的增大滲透系數(shù)的近似值計算公式計算值逐漸接近較精確值計算公式計算值，當入滲深度足夠大時兩公式計算結(jié)果趨于相同；不同透水性的土層中兩公式計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滲透系數(shù)計算公式

1　引言

水利工程以及有防滲要求的建筑、公路等工程對防滲質(zhì)量都有要求，往往在施工前設定工程實體應達到的抗?jié)B標準，實體的滲透系數(shù)指標是常設的一項重要指標，施工后通過測試工程實體的滲透系數(shù)來了解工程的抗?jié)B情況和達標情況。為此測定工程實體的滲透系數(shù)是一項重要內(nèi)容。在《土工試驗規(guī)程》中已規(guī)定了滲透系數(shù)的測定方法，測定方法分室內(nèi)和原位兩種，其中原位滲透試驗給了兩種計算公式，但沒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中兩種滲透系數(shù)計算公式差異進行研究，通過研究提出兩種公式的適用條件，便于計算時合理選用。

2　原位注水法兩種滲透系數(shù)公式

2.1近似值計算公式

2.2較精確值計算公式

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—試驗時水的入滲深度，cm；

H2—貯水坑中水的深度，cm；

H3—相當于作用毛細管力的水柱高度（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隨試驗時間因素而變，故稱其為變量，令x=H1，式中H2、H3分別對應于試驗時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→+∞時函數(shù)值y取得極限1，這時（1）式與（2）式形式完全相同，也就是當水的入滲深度無限大時用兩公式計算的滲透系數(shù)相同。但這種情況在實際試驗中是不常出現(xiàn)的，一般情況試驗中用兩公式計算的滲透系數(shù)總是存在差異的。如試驗選用（2）式計算滲透系數(shù)，可以得到較為精確的結(jié)果，但計算時需要知道H1、H2及H3三個參數(shù)，這三個參數(shù)的取得需要耗用較多的工作量。如試驗選用（1）式計算滲透系數(shù)就不考慮前述三個參數(shù)，計算簡便，但選用①式計算精確性差，只能計算出近似值，該值與（2）式計算值之間偏差隨水的入滲深度增大而減小。只有當水的入滲深度足夠大時計算偏差才會很小，在這種情況下，可用近似公式替代較精確計算公式計算滲透系數(shù)。為了解兩公式計算值偏差大小，以下分不同的土層和不同的水的入滲深度對公式中Y值進行計算分析，通過對Y值的分析得出近似值計算公式計算值與精確值計算公式計算值偏差變化規(guī)律，為試驗時計算滲透系數(shù)選用公式提供依據(jù)。

依據(jù)試驗時貯水坑深度H2（假定為滲透儀內(nèi)環(huán)高度20cm）及表1中不同土質(zhì)對應的相當于作用于毛細管力的水柱高度H3確定C（C=H2+H3）的大小，再按不同的水的入滲深度x（H1）及不同土層計算y值，計算結(jié)果見表2。

表1　　相當于作用于毛細管力的水柱高度表

表2　　水的不同入滲深度時y值計算結(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

通過對土的原位注水法滲透試驗兩種滲透系數(shù)公式差異研究，得到如下結(jié)論：

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

（2）試驗用近似值計算公式計算滲透系數(shù)簡便，但計算時會產(chǎn)生誤差，誤差隨水的入滲深度增大而減小。

（3）試驗用近似值計算公式計算的滲透系數(shù)隨著水的入滲深度的增大，逐漸接近用較精確值公式計算的滲透系數(shù)，當入滲深度趨于無窮大時兩公式計算結(jié)果相同。因此，在選用近似值公式計算滲透系數(shù)時可根據(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用近似值計算公式計算的滲透系數(shù)接近用較精確值計算公式計算的滲透系數(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算滲透系數(shù)時可根據(jù)土層滲透性良好與否確定其適用條件■