研究室內滲透試驗結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 ）

滲透系數為土工試驗階段的主要指標之一，在現實檢測試驗中，滲透系數可能出現較明顯波動，這提示相關人員應結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，該試驗方法在粉土、砂土及粘性土中均表現出較高適用性。

1 水頭滲透試驗方法與步驟

步驟1：結合相關試驗規程，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：結合被檢測滲透系數方向，借用環刀于土層面方向上切割、獲取原狀試樣，將試樣兩側切削平整即可，嚴禁使用修土刀數次進行涂抹。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，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、密封圈統統放入底座內，把適量凡士林涂擦在套筒內側壁，使用土樣環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：嚴格依照相關規范、試驗設計要求連接儀器，檢查裝置的氣密性。銜接調節管和供水管，經由儀器底斷輸注水，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，結合前期設定的

預定孔隙比調控試樣密度，各分層裝樣結束后，經調節管注水到試樣頂面。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范要求后，持續使水位升高到圓筒頂面。拆除調節管，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到筒頂的余高，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，并將調節管高適度調低，構建從上至下的滲流形式。將調節管穩固在某一水平面上，歷經一段時間后，三個測壓管內水位均能抵達穩定值，則提示形成了穩定型滲流場。

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 影響滲透試驗結果的因素分析

土體的形成原因、所處年代、結構、密實度高低、土顆粒構成、礦物質成分、

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

滲透試驗檢測結果的精確度。

（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]。

試樣表面結構的完好度，內部與邊界可能會形成不同程度缺損狀況，導致滲透試驗結果增大。

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

（4）向儀器內投裝試樣階段，人為擾動的情況難以完全規避，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、喪失過程，勢必會影響到滲透試驗檢測結果。

（6）當試驗樣品保護度存在差異時，檢測到的土質滲透系數也不盡一致。

（7）試驗水頭高程也影響滲透試驗檢測結果的準確度。

（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生率降至最低。

3.2 制備試樣時，聯合使用削土器，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，最好使環刀中的土體臨近純天然狀態。

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，盡量不手動調整樣品的內部結構狀態。

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℃。有關規范中要求使用水溫20℃或10℃時對應的滲透系數作為標準滲透系數。

3.6 試驗時，在滲透力的作用下，土樣的干密度指標發生一定波動，進而促進滲透系數的改變過程，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 試驗過程中若發現水流過于快速或出水口處形成渾濁現象，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氣泡滯留于試樣內，造成伴隨滲透時間延長，所檢測到的滲透系數有持續跌落趨勢，形成不被允許的試驗偏差[5]。

3.10 滲透試驗整體結束以后，分析檢測到的數據時，一方面要分析土體類型與滲透系數兩者的相關性，另一方面還需考慮到試驗樣品內是否有雜質滯留、土質的勻稱度及有無孔隙等諸多狀況。

4 結束語：

總之，為確保滲透試驗檢測結果的準確度，在實踐中要求相關人員應嚴格依照相關規程規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，盡可能的為土質評估工作提供準確數據信息。