土渗透系数的计算

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

第 3 章 土的渗透性及渗流

北京工业大学 土力学课程

内容提要3.1 概 述 3.2 土的渗透性和渗流定律 土的渗透性 土的层流渗透定律— 达西定律

渗透系数的测定及其影响因素

3.3 渗透破坏与控制 渗流力的计算 土的渗透破坏和防治措施北京工业大学 土力学课程

第 3 章

3.1 概

述

北京工业大学 土力学课程

3.1 概 述 土 体 多孔介质能量差渗流

孔隙水流动

土颗粒

土中水

渗流：水在能量差的作用下在土体孔隙通道中流动的现象。 渗透性：土体具有的能够被水和气体等流体通过的性质。 水在土孔隙中的流动会引起土体中应力状态的改变，从而使 土体的强度和变形特性发生变化。北京工业大学 土力学课程

3.1 概 述 与渗透性相关的工程问题 基坑开挖排水 修筑渗水路堤 饱和粘性土地基的沉降

施工降水 地下水开采

土石坝及堤岸的稳定性(流砂、管涌)

北京工业大学 土力学课程

3.1 概 述 土的渗透性研究主要包括如下三方面的问题： 渗流量问题 渗透破坏问题 渗流控制问题

北京工业大学 土力学课程

3.1 概 述土石坝坝基坝身渗流土石坝浸润线

防渗斜墙及铺盖

渗流量 渗透变形

透水层 不透水层

北京工业大学 土力学课程

3.1 概 述板桩围护下的基坑渗流

土工规范

粗颗粒土的渗透及渗透变形试验S 3- 06 19 L2 7 5- 99

目的和适用范围 1 0 1本试验的目的是侧足粗颗粒土在渗流水通过时，样的渗 ..试

透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的临界坡降 (管涌)及土体整体浮动时的破坏坡降 (流土)。10 2本试验适用于扰动的粗颗粒土试样和原状粗颗粒土试样。 ..

2引用标准

S 14 5 L 1-9杠杆式固结仪校验方法。 S 27 5- 19粗颗粒土的土样制备》 L 3-03 99《。3仪器设备

31仪器设备 . 311垂直渗透变形仪：图 311包括仪器筒、 ..见 ..。顶盖、底座、透水板及支架。仪器筒身内径为 2 c和 3 c 0 m 0 m两种；仪器高度分别为直径的 3和 2倍倍。顶盖中心为一活塞套。透水板分上透水板和下透水板，上透水板兼起传递荷载作用。透水板孔径分别为 3 5 7 (, mm在下渗水板之下，也可设置斜透水板，坡度为， C: )￣ (: -) 15,用以排除水中含气，斜透水板上端设有排气孔 )。

312供水设备： ..供水箱，提升架、皮管。橡供水箱设置溢流堰，能保持常水头。 313加荷设备：活塞杆、加荷框架、加荷杠杆和百分表支架 ..4.0 3

土工规范

3 14量测设备： ..测

应用直线拟合计算软土压缩过程中固结系数的方法研究

(总第98期)2006年第2期

福　　建　　建　　筑

Vol 98

No2 2006

应用直线拟合计算软土压缩过程中

固结系数的方法研究

易山火1　李西斌2　胡昌斌2

(1泉州市公路局　福建　泉州　362300;2福州大学土木建筑工程学院,福建　福州　350002)

摘　要:地基沉降预测对于建筑物的施工过程的控制以及长期稳定分析至关重要,而作为沉降预测理论依据的固结理论中,固结

系数是一个关键的计算参数,其准确程度直接决定地基沉降预测的准确程度。本文提出了一种应用直线拟合求解软土压缩过程中固结系数的方法,方法提出在应用时间平方根法计算土固结系数时,采用计算软件拟合数据的方法,对开始段直线进行拟合,从而大大减少人为因素影响,提高参数求解精度。应用该方法对一系列固结试验结果进行分析,并与由实测渗透系数求得的固结系数进行了对比表明,本方法能有效地减少人为误差、适用可行。关键词:固结系数　时间平方根法　直线拟合法中图分类号:TU470　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:1004-6135(2006)02-0050-Amethodofobtainingconsolidationcoefficientsoftso

第五讲 土中应力分布及计算和土的压缩性与地基沉降 一、 内容提要： 本讲主要讲述

①土中应力分布及计算部分包括土的自重应力、基础底面压力、基底附加压力、土中附加应力；

②土的压缩性与地基沉降部分包括压缩试验、压缩曲线、 压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、载荷试验、变形模量、高压固结试验、土的应力历史、先期固结压力、超固结比正常固结土、超固结土、欠固结土、沉降计算的弹性理论法、分层总和法、有效应力原理、一维固结理论、固结系数、固结度； 二、 重点、难点：

基底与土中自重应力与附加应力的计算、土的压缩试验、利用分层总和法进行地基变形计算、有效应力原理 三、 内容讲解： 第一节 土中应力分布及计算 一、土中应力

土中应力指土体在自身重力、建筑物和构筑物荷载，以及其他因素(如土中水的渗流、地震等)作用下，土中产生应力。土中应力过大时，会使土体因强度不够发生破坏，甚至使土体发生滑动失去稳定。此外，土中应力的增加会引起土体变形，使建筑物发生沉降，倾斜以及水平位移。

土是三相体，具有明显的各向异性和非线性特征。为简便起见，目前计算土中应力的方法仍采用弹性理论公式，将地基土视作均匀的、连续的、各向同性的半无

【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.

第五讲 土中应力分布及计算和土的压缩性与地基沉降 一、 内容提要： 本讲主要讲述

①土中应力分布及计算部分包括土的自重应力、基础底面压力、基底附加压力、土中附加应力；

②土的压缩性与地基沉降部分包括压缩试验、压缩曲线、 压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、载荷试验、变形模量、高压固结试验、土的应力历史、先期固结压力、超固结比正常固结土、超固结土、欠固结土、沉降计算的弹性理论法、分层总和法、有效应力原理、一维固结理论、固结系数、固结度； 二、 重点、难点：

基底与土中自重应力与附加应力的计算、土的压缩试验、利用分层总和法进行地基变形计算、有效应力原理 三、 内容讲解： 第一节 土中应力分布及计算 一、土中应力

土中应力指土体在自身重力、建筑物和构筑物荷载，以及其他因素(如土中水的渗流、地震等)作用下，土中产生应力。土中应力过大时，会使土体因强度不够发生破坏，甚至使土体发生滑动失去稳定。此外，土中应力的增加会引起土体变形，使建筑物发生沉降，倾斜以及水平位移。

土是三相体，具有明显的各向异性和非线性特征。为简便起见，目前计算土中应力的方法仍采用弹性理论公式，将地基土视作均匀的、连续的、各向同性的半无