渗透系数怎么计算

土工试验-渗透试验指导书内容介绍 第一节 概 述

渗透是水在多孔介质中运动的现象。土体为多孔介质，水能够在土的孔隙中流动的特性叫土的渗透性。若渗透水流在土中呈层流状态流动，则满足达西定律，即渗汉速度v与水力梯度I成正比，表达式为： v=k?i

式中：k——渗透系数，cm/s； v=q/A,渗流速度，cm/s； i=h/L,水力梯度；

q——单位时间渗流量，cm3/s；

A——垂直渗流方向的横截面积cm2； h——水位差，cm； L——渗径长度，cm。

渗透试验的目的就是测量渗透系数k 。

由土的渗透系数评价土的渗透性大小，计算水工建筑物渗流量等。

第二节 试验原理

渗透试验原理就是在试验装置中测出渗流量，不同点的水头高度，从而计算出渗流速度和水力梯度，代入公式（8-1）计算出渗透系数。由于土的渗透系数变化范围很大，自大于10-1cm/s到小于10-7cm/s。实验室内常用两种不同的试验装置进行试验：常水头试验装置用来测定渗透系数k比较大的无凝聚性土的渗透系数；变水头渗透试验装置用来测定渗透系数K较小的凝聚性土的渗透系数。特殊设计的变水头试验测定粗粒土渗透系数和常水头试验测定渗透性极小的粘性土渗透系数也很常用。

第一章 用单位出水量计算渗透系数的可行性研究概况

在铁路建设中，为了提高预测生产井出水量的精度，同时不使用观测孔，又节省勘探费用和缩短勘探周期。本文在搜集国内外关于单孔抽水试验计算渗透系数的理论公式和经验公式，重点分析裘布依公式的基本假定和适用范围，找出影响传统计算方法精度的主要因素，结合铁路一般供水站用水量较小的特点，寻求单孔抽水试验计算水文地质参数简单可行的新方法。

该方法主要根据勘探孔的抽水试验资料，建立Q—S抛物线方程，用数值方法求算S=1m时的单位出水量q值，然后求算渗透系数K值，再代入裘布依公式中求算引用补给半径R值。在计算过程当中，使用了数理统计方法。此外，还使用了基姆公式，以便解决只做一次水位降深时求算S=1m时的近似单位出水量q值。从而用小口径（≤146mm）勘探试验孔的水文地质参数K，R值，预测大口径（>146mm）生产井（大口井、管井、结合井、干扰井、渗渠即水平集水管）等的出水量。

第二章 渗透系数和影响半径传统计算公式与存在问题

自1863年法国水力学家裘布依提出潜水井和承压水井公式以来历经百余年，

至今仍然被广泛使用着。实践证明，该公式诞生以来，在指导人类开发地下水资源方面起到了举足轻重的作用，促进了社会进步并

土壤各项指标的测试方法。

FHZDZTR0020 土壤 饱和导水率（渗透系数）的测定 渗透筒法

F-HZ-DZ-TR-0020

土壤—饱和导水率（渗透系数）的测定—渗透筒法

1 范围

本方法适用于田间土壤饱和导水率（渗透系数）的测定。

2 原理

土壤饱和导水率系在单位水压梯度下，通过垂直于水流方向的单位土壤截面积的水流速度，又称土壤渗透系数。本法可在田间进行测定，但易受下层土体性质的影响。在饱和水分的土壤中，土壤的饱和导水率（渗透系数）是根据达西（H. Darcy）定律：

Q×L……（1） K=S×t×h

式（1）中：

K——饱和导水率（渗透系数），cm/s；

Q——流量，渗透过一定截面积S（cm2）的水量，mL；

L——饱和土层厚度，渗透经过的距离，cm；

S——渗透筒的横截面积，cm2；

t——渗透过水量Q时所需的时间，s；

h——水层厚度，水头（水位差），cm。

饱和导水率（渗透系数）与土壤孔隙数量、土壤质地、结构、盐分含量、含水量和温度等有关。饱和导水率（渗透系数）K的量纲为cm/s或mm/min或cm/h或m/d。从达西定律可以看到，通过某一土层的水量，与其截面积、时间和水层厚度（水头）呈正比，与渗透经过的距离（饱和土层厚度

毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值：

表

1 各种土的渗透系数经验值

土质类别 K(cm/s) 土质类别 K(cm/s) 粗砾 1~0.5 黄土（砂质） 1e-3~1e-4 砂质砾 0.1~0.01 黄土（泥质） 1e-5~1e-6 粗砂 5e-2~1e-2 黏壤土 1e-4~1e-6 细砂 5e-3~1e-3 淤泥土 1e-6~1e-7 黏质砂 2e-3~1e-4 黏土 1e-6~1e-8 沙壤土 1e-3~1e-4 均匀肥黏土 1e-8~1e-10

岩块 K （实验室测定，

cm/s ） 岩体 K （现场测定，

cm/s ） 砂岩（白垩复理

层）

1e-8~1e-10 脉状混合岩 3.3e-3

粉岩（白垩复理

层） 1e-8~1e-9 绿泥石化脉状页

岩 0.7e-2 花岗岩 2e-10~5e-11 片麻岩 1.2e-3~1.9e-3

板岩 1.6e-10~7e-11 伟晶花岗岩 0.6e-3 角砾岩 4.6e-10 褐煤层 1.7e-2~2.39e-2

方解岩 9.3e-8~7e-10 砂岩 1e-2 灰岩 1.2e-7~7e-10 泥岩 1e-4 白云岩 1.2e-8~4.6e-9 鳞状片岩 1e-2~1e-4

砂岩

【例4-1】 某水闸地下轮廓布置及尺寸如图4-28所示。混凝土铺盖长10.50m，底板顺水流方向长10.50m，板桩入土深度4.4m。闸前设计洪水位104.75m，闸底板堰顶高程100.00m。

-4

闸基土质在高程100.00～90.50m之间为砂壤土，渗透系数K砂=2.4×10cm/s，可视为透水层，90.50m以下为粘壤土不透水层。试用渗径系数法验算其防渗长度，并用直线比例法计算闸底板底面所受的渗透压力。

（一）验算地下轮廓不透水部分的总长度（即防渗长度）。

上游设计洪水位104.75m，关门挡水，下游水位按100.00m考虑，排水设施工作正常。根据表4-2，可知砂壤土的渗径系数C?5.0，作用水头为

?H?104.75?100.00?4.75?m?

故最小防渗长度为

L?C?H?5.0?4.75?23.75?m?

地下轮廓不透水部分的实际长度为

L实?0.9?0.6?0.5?1.414?7.8?0.5?1.414?0.6?0.7?1.5?2?4.4

?0.5?1.414?7.0?0.5?1.414?1.0?0.55?32.29m＞L?23.75m 104.75??1.050.512100.00431:199.608.850.

【例4-1】 某水闸地下轮廓布置及尺寸如图4-28所示。混凝土铺盖长10.50m，底板顺水流方向长10.50m，板桩入土深度4.4m。闸前设计洪水位104.75m，闸底板堰顶高程100.00m。

-4

闸基土质在高程100.00～90.50m之间为砂壤土，渗透系数K砂=2.4×10cm/s，可视为透水层，90.50m以下为粘壤土不透水层。试用渗径系数法验算其防渗长度，并用直线比例法计算闸底板底面所受的渗透压力。

（一）验算地下轮廓不透水部分的总长度（即防渗长度）。

上游设计洪水位104.75m，关门挡水，下游水位按100.00m考虑，排水设施工作正常。根据表4-2，可知砂壤土的渗径系数C?5.0，作用水头为

?H?104.75?100.00?4.75?m?

故最小防渗长度为

L?C?H?5.0?4.75?23.75?m?

地下轮廓不透水部分的实际长度为

L实?0.9?0.6?0.5?1.414?7.8?0.5?1.414?0.6?0.7?1.5?2?4.4

?0.5?1.414?7.0?0.5?1.414?1.0?0.55?32.29m＞L?23.75m 104.75??1.050.512100.00431:199.608.850.

7.2.2扩散系数

费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数

气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为10m/s。通常对于二元气体Ａ、B的相互扩散，Ａ在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即DAB?DBA?D。

表７－１给出了某些二元气体在常压下（1.013?10Pa）的扩散系数。

对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller）等提出的公式：

5?520.0101T1.75D?11?MAMB （７－１９）

P[(?vA)1/3?(?vB)1/3]22式中，D－Ａ、B二元气体的扩散系数，m/s；

P－气体的总压，Pa； T－气体的温度，Ｋ；

MA、MB－组分Ａ、B的摩尔质量，kg/kmol；

、－组分Ａ、B分子扩散体积，cm/mol。

一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。 系统 H2－空气 He－空气 O2－空气 Cl2－空气 H2O－空气 NH3－空气 CO2－空气 SO2－空气 5表7－１ 某些二元气

7.2.2扩散系数

费克定律中的扩散系数Ｄ代表单位浓度梯度下的扩散通量，它表达某个组分在介质中扩散的快慢，是物质的一种传递性质。 一、气体中的扩散系数

气体中的扩散系数与系统、温度和压力有关，其量级为10m/s。通常对于二元气体Ａ、B的相互扩散，Ａ在B中的扩散系数和B在A中的扩散系数相等，因此可略去下标而用同一符号Ｄ表示，即DAB?DBA?D。

表７－１给出了某些二元气体在常压下（1.013?10Pa）的扩散系数。

对于二元气体扩散系数的估算，通常用较简单的由富勒（Fuller）等提出的公式：

5?520.0101T1.75D?11?MAMB （７－１９）

P[(?vA)1/3?(?vB)1/3]22式中，D－Ａ、B二元气体的扩散系数，m/s；

P－气体的总压，Pa； T－气体的温度，Ｋ；

MA、MB－组分Ａ、B的摩尔质量，kg/kmol；

、－组分Ａ、B分子扩散体积，cm/mol。

一般有机化合物可按分子式由表７－２查相应的原子扩散体积加和得到，某些简单物质则在表７－２种直接列出。 系统 H2－空气 He－空气 O2－空气 Cl2－空气 H2O－空气 NH3－空气 CO2－空气 SO2－空气 5表7－１ 某些二元气

地震影响系数计算

地震影响系数计算作者： 徐 翔(高强螺栓) 单位： 西安建筑科技大学 电子信箱： xuxiang@

0.200 0.100 0.000

α

T

地震影响系数曲线

八度多遇地震； Ⅲ类场地土； 第一组 设计基本地震加速度值= 0.2 阻尼比 ζ = 0.05 水平地震影响系数最大值α max= 0.16 特征周期Tg= 曲线下降段的衰减指数γ = 直线下降段的下降斜率调整系数η 1= 阻尼调整系数η 2= 0.45 0.9 0.02 1

3.2.2 5.1.5砼 8.2.2钢 表5.1.4-1 表5.1.4-2

说明：1.《建筑抗震设计规范GB50011-2001》第5.1.5条地震影响系数曲线。2.红色为输入值；将A1至D46格粘贴到".txt"文件。 3.“八度多遇地震、Ⅲ类场地土、第一组、设计基本地震加速度值=0.2g”宜用文件名"8d3102g.txt"。 4.在SAP2000的'Response Spectrum function Definition' 对话框中，‘Number of Points per Line'为24。 5.在ETABS的'Response Spectrum function Definition' 对话框中

建筑体形系数计算书

建筑体形系数计算书

1． 计算公式：

Vo=F1·h1+ F2·h2+ (R·h3)/3 Fo=E1+E2+E3+E4+R1 R1=R·1.2

Vo 建筑物的体积 Fo 建筑物的外表面积

F1 建筑首层面积 F2 建筑二层面积

R 建筑屋顶面积

R1 建筑物屋顶总表面积

E1- E4 建筑物的外立面面积

h1 建筑首层层高 h2 建筑二层层高 h3 建筑屋面高

2． 体形系数计算:

F1 =182.38-8.67=173.71m2

F2 =171.00-34.49-4.67=131.84m2

E1=84.39m2 E2=91.02m2 E3=80.39m2 E4=97.08m2

R=210.15m2 R1=210.15·1.2=252.18m2

h1=3.35m h2=2.74m h3=2.8m

Vo=173.71·3.35+131.84·2.74+210.15·2.8/3 =581.9285+361.2416+196.14 =1139.31m3

Fo=84.39+91.02+80.39+97.