SL 237-014-1999 土工试验规程-渗透试验.pdf

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1、UDC p SL 中华人民土工试验规程Specification of soil test 1999-03-25发布1999-04斗5实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准土工试验规程Specf;cation 01 so;1 test SL237-1999 主编单位z南京水和j科学研究院批准单位z中华人民共秘密水利部施行日期，1999年4月15日中华人民共和勇水利部关于批准发布土工试验规程)SL237-1999的通知水国科1999J139号根据部水利水电技术标准制定、修订计划，由水利部国际合作与科技司主持，以南京水利科学研究院为主编单位修订的主工试验规程，经审查批准为水利行业标准，

2、并予以发布。标准的名称和编号为2主工试验规程SL237-1999o 本标准实施后取代S0128-84，SD128-86 , SD128-87及SDSOl-79 ，包括室内常规土工试验、土始影胀性试验、.土始变形参数试验、土的动力试验、冻土物理性试验、土豹原位试验、粗颗粒土试验和土约化学位试验等内容，涵盖了一般工程土及黄土、膨胀土、盐溃主、红土和冻土等特殊土所需的试验项吕，比较全面地反映了土工试验的内容。本次修订，与原规程相比，增加了引用标准一章多在仪器设备中，增加了仪器设备的检定和校准一节s在楼录中，培加了试验数据的整理与成果报告和室内土工仪器通用要求飞并按标准编写规定的要求.将试验说明书改为

3、条文说明二本标准主编单位=南京水和j科学研究院本标准参编单位2申蜀水和j水电科学研究院长江科学院水利部东北勘测设计院本标准主要起草人:盛树馨窦宣掏秀珍朱思萤徐4自孟李青云郭照灵何晓民渗透试验SL237-014-1999 E 目的和适用范围1. O. 1 本试验的吕的是泌定主的渗透系数。1. O. 2 土的渗透系数变化范围很大(lO-11O-8cm!妙，渗透系数的测定应采用不同的方法。1 常水头渗透试验:适用于程粒土(砂质土。2 变水头渗透试验g适用于细粒土(粘质士称粉质土。1. O. 3 试验用水应采用实际作用于土中的天然水。如有困难，允许用纯水或经过滤的清水。在试验前必须用拙气法或煮沸法进行

4、脱气包括天然水试验时的水温宜高于室温3rc。2 51用标准GB9357 吕8(渗透仪儿GBjT15406-94 4.2.3的规定s当使用其他尺寸的困筒肘，因街内径应大于试样最大粒径的10倍3玻藕测压管内径为0.6cm;分度值为0.1cmo仪器装置如图3.1.1。3.1.2 天平g称量5000g，分度值1.0g 0 3.1.3 温度汁=分度值。.5.C。3.1.4 其他附属设备:木锤、秒表等。3.2 仪器设备的检定和校准3.2.1 天乎应按相应的检定规程进行检定。3.2.2 温度计应按相应检定规程进行检定。3.2.3 用分J1t值。.5皿m的卡尺校验事!Il:主孔伺距。3.3 操作步骤3.3.

5、1 按图3.1. 1装好仪器，并9 7 唔:，;1:; 检查各管路接头处是否漏水。将图3.1. 1常水头渗透仪装置4 13 3 2 1 封底盘军事医筒，2 金属孔板，3 调节管与供水管连通，出仪器底费压孔，4一玻璃勇压管，5 溢在孔事部充水至水位略高于金属孔板，6一参在孔I7满节管，8滑动主架s关止水夹。9容量为5000ml的供水瓶;lD-拱水管;11止水夹;.1 :2 容量为500ml 3.3.2 取具有代表性的风子试样的量商;13温度计;14一系样，3-4悔，称量准确至1.在g，并涎日砾石层定i式样的风干含水旦在每3.3.3 将试祥分层装入困筒，每层厚2-3cm.用木锤轻轻击实主注定厚度，

6、以控制其孔隙比。如试辛辛含粘粒较多，应在金属孔板上加镜厚约2cm的粗砂过渡层，防止试验时绍料流失，并量出过渡层厚度。3.3.4 每层试样装好后，连接供水管和调节管，并由调节管中进115 水，微开止水夹，使试样逐渐饱和。当水面与试样顶面齐平，关止水夹。饱和时水流不应过急，以免浮动试样。3.3.5 依上述步骤逐层装试辛辛，至试祥高出上测压孔34c阻止。在试祥上端铺厚约2c血砾石作缓冲层。待最后一层试样饱和后，继续使水位缓缓上升至溢水孔。当有水溢出时，关止水夹03.3.6 试样装好后量测试样顶部至仪器上口的剩余高度，计算试样净高a称剩余试样质量准确至1.0 g)，计算装入试样总质量。3.3.7 静置

7、数分钟后，检查各测压管水位是否与溢水孔齐平。如不齐平，说明试样中或草草压管接头处有集气阻隔，用吸水球进行吸水排气处理。3.3.8 提高调节管使其高于溢水孔，然后将源节管与供水管分开，并将供水管重于金属囡筒内。开止水夹，使水由上都注入金属因筒内。3.3.9 烽低调节管口，使位于试样上部1/3处，造成水位差，水l!P渗过试样，经调节管流出e在渗透过程中应调节供水管夹，使供水管流量略多于溢出水量。溢水孔应始终有余水溢出，以保持常水位。3.3.10 普普压管水位稳定后，记录溅压管水位，计算各草草压管部的水位差。3.3.11 手动秒表，同时ffl量筒接取经一定时间的渗透水量，并重复1次。接取渗透水量时，

8、调节管口不可没人水中。3.3.12溅i已进水与出水处的水溢，取平均值。3.3.13 降低调节管营口至试样中部及下部1/3处，以改变水力被降，按本规程3.3. 9至3.3. 12规定重复进行5固定。3.3.14 根据需要，可装数个不同孔掠比的试样，进行渗透系数部测定。3.4计算及制图3.4. 1 按下列公式计算试样的干密度向及孔重量比e.116 雪慧md= fOlw 雪ndPd=豆EP.G, e= - I 卢d式中md 试待于质量，g; m一一风干试样总质量)cg; w 风干含水率，%;Pd 试样干密度，g/cm33A 试样断面积)ccmz; h-一试祥高度，cm; g 试样孔隙比;G, 土校比

9、重。3.4.2 按下列公式汁算渗透系数kT及k20: 是TQL 一AHt 是如二是qfz-亨0式中是T水温TC时试样的渗透系数，.cm/s; Q 慰问t秒内的渗透水量.cmss(3.4.1-1) (3.4.1-2) (3.4.1-3) (3.4.2-1) (3.4.2-2) L一一两测压孔中心间的试样高度，.10 cm; I H , 十H，i H 平均水位差1丁二J, Cffi; (HH2 图3.1. 1 所示); z一一-时间，的是标准温度C20C)时试祥部渗透系数，cm/s; 亨rc时水的动力粒滞系数，祉Pa S (10-); 1) -20-C时水的动力粘滞系数，kPa. s (10每。比

10、值衍/守自与温度的关系，见表3.4.2。117 表3.4.2水部动力黯潭系数、幸在海寒颤比、温度较正值温度校温度动力粒温度校温度动力粘正矗数滞系数字字T!1J正矗数吉普系数专守/守20j 王军7、(lO-6kPa S) Tn CCl (10-6kP旱.S rD 5.0 1. 516 .501 1. 17 11. 5 1.074 1.066 1. 66 5. 5 1.493 1. 478 L 19 18.0 1.061 白.050.68 8、。1 470 1.455 1. 21 18. 5 1.04-8 1.038 1. 70 6. 5 1. 449 L 435 . 23 19.0 1.035

11、1.72 7. 0 1. 428 1. 414 1. 25 19.5 1. 022 1.012 1. 74 7. 5 .407 .393 1.27 20.0 1.010 1.000 . 76 8. 0 L 387 1.373 1. 28 20.5 0.998 0.988 1 78 8.5 1.367 1. 353 1. 30 21. -0 0.986 0.976 1.80 9.0 1. 347 1.334- 1. 32 21. 5 。.974 0.964 1. 83 9. 5 1.328 .315 1. 34 22.0 G噜963白.9531. 85 10. 0 1.310 1. 29-7 1

12、.36 22.5 0.952 Q. 943 1.81 10.5 1.292 1. 279 1. 38 23.0 0.941 O. 932 1.89 11.0 1.274 1.261 1.40 l 24.号Q.919 白9101. 94 11. 5 1.256 . 243 1. 42 25.0 。.899O. 890 1. 98 12.0 1.239 1.44 26.0 。电8790.870 2.03 12. 5 I 223 .211 1. 46 27。.859。.8502.07 13.。1.106 1.194 1. 48 2289.。0!; o. 841 。.8332.12 13. 5 1.

13、188 1.176 1.50 。.823台.-8 15 2. 16 14.0 1. 175 1. 163 L 52 30.0 。.8060.798 2.21 14.5 i16。1. 148 31.0 0.189 0.781 2.25 15.0 1. 144 . 133 1.56 32.0 0.173 。.7652.30 1 S. 5 1. 130 1_ 119 1.58 33_。_757 i 0_ 750 2.34 16、。1. 115 1_ 104 1. 60 34.0 。.742O. 735 2冒3916. 5 1. 101 1_ 090 1.62 35. 0 0.721 0.720 2.

14、43 17.。1. 0g8 1. 077 1.64 118 粮3.5.1 常水头满滋试验记烧工翻名称试样高度于土质量试验者土样编号试样丽枫士数比重汁草者孔隙比校核者仪器编号试样说明测ffi孔间距IOcm 试验日期试峻绕过测EE曹水位* iI. 盖水J棒滋事毒草敬平均校E水源20C平均事时间(cm) (cm) 城降*量*1且在唱E渗透革数滋革数备注t J Q k, VT kzo 是zo次数(s) l管E智E曹H H, 早均H(cm3) (cm/s) (C ) 可3。(cm/s) (cm/,) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11 ) (!2)

15、(13) i (14) (z) (3) (5)+ (的。1X(9) (lO)X ;(13) (3) (4) 2 (7) AX(8)X (l) (12) 吨.-恤.一HHMW 3.4.3 在测得自告结果中取3-4个在允许差值范围以内的数值，求其平海值，作为试样在该孔费苦比e对她渗透系数(允许差值不大于2XI0绍cm/s入3.4.4 当进行不同孔盟主比下的渗透试验时，可在半对数坐标上绘制以孔隙比为纵坐标，渗透系数为横坐标的e是关系曲线m.主E图3.4.L 国主丑1.0 锺0.91p言0.8 O. 7 / / / J / / 10 - 10 10-3 10-2 10 事透票数是(cm/s)图3.4.

16、4孔摆在比e与渗透系数是关系曲线3.5记录3.5. 1 本试验记录格式如表3.5. 1。4 变水头渗透试验4.1 仪器设备(南55型，见图4.1. 1) 4.1.1 渗透容器z由环刀、透;1(板、套筒及上、下盖组成4. 1. 2 水头装置z变水头营的内径，根据试样渗透系数选择不同尺寸，长度为l.Om以上，分度值为1.白mm，4.1.3 其他z切士器、100ml量筒、秒表、温度计、削土刀、凡士林等。4.2 仪器设备的检定和校准4.2. 1 环刀z应符合GB/Tl54口6-94之4.1.1.1规定灼尺寸参数，并按SLllO-9S校验方法进行校验。120 岖，画(6) x (7) (8) x 2;(

17、11) (2)-(1) 2.3一A(3) E百7(l () HNU咀渗透试验SL237-014-1999 . O. 2 渗透试验方法的选择e以往能统程均以仪器设备为主线编制的，而不是以试验原理为主线编革Fie这次斌，程修订，采用以试验原理为主线编剿，使双程的格式和层次更清晰，1fl.与国际同类标准的编写格式一致。两种方法的适用范窟，在条文中窥定z常水头渗透试验适用于粗粒土;变水头渗透试验适用于细粒土。这种规定比较原则.但宣观。屋外有的规程仪Q.115)成定2常水头渗透试验适用于渗透系数较大的试样2罢Pk=lO lO cm/s;交水头渗透试验运用于渗透系数校小的试样，通常指是=0.3.-.10s

18、cm/s。也就是说.仨述两种方法仅适用于走=10二-lO-(CTI1/S至于级高手日极低透水咎的主.需要采用特殊豹试验方法或通过简援的推算求取渗透系数21. O. 3 J主中含气对渗透系数的影响.主要由于水中气体分离，形或气泡，堵塞土的孔隙，致使渗透系数逐渐降低。这已为国内外一些研究者所证实.在规程修订中强满了必须采用脱气水进行渗透试验始规定，民对也建议了几科院气水约制备方法另外.根据同外遂行渗透试验部经验，为了避免试验用水进入仪器u，J产生气泡，试验时要求水的温度大于仪器和土样温度34C这一点是十分重要的。困为.当低温的水进入较高温的试样玲，水将因温度升高部分解出气体来。尽管事先用各科方法进

19、行了且是气，仍不免有气体分解出来.百耳堵塞孔隙，占主规程中露在规定用脱气水进行试验外，对于试验水温和ll!IH式时间也做了相应的规定。3. 1. 1 常水头渗透仪主要出装样容器及71:头装置组成。水头装置可以采用正压和负压。从结构简单、操作方便、试验结果合理oJ591 靠出发，规程所列适合租粒土的常水头仪器(70型渗透仪是与屋外大同小异。规程规定，雷筒内径应大子试样最大粒径的10倍e这是fJI为若试样技经相对图筒内径较大时，R毒筒内壁与部分试样的问戴大，可能出现试祥边缘部分渗透水增大事另一方面，试样有效截面积会减小，有效水流长度缩短，造成试验有较大的误差。3.4.2 水在多孔介质中流动砖，其渗

20、透特性不仅与多孔介质的几何特性有关，而豆也与流体的性质有关。思i毡，土的渗透系数般表示为时亏，式中，C值仅受多孔介质几何特性的影响与温度无关，而/亨表征流体性质的影响，它定义为运动串在海系数句/卢J的倒数，与温度有关，与渗透系数阜成反比。在实用中常以动力粘滞系数亨之比值代替运动粘涝系数比值。任一温度TC时的渗透系数是T应进行校正。关于瘟疫标准，目前国外也极不统一。例如，美墨水道试验站及垦务局均采用20CC作标准3德国采用2白或10C作标准德国主力学手册);日本渗透试验规程采照15C作标准;前苏联采用10C作标准。究竟应以什么温度作标准，王臣就收集到的资料来看，以ZOC作标准的理窟，丐由标准温度

21、必定义去解馨。所谓标准温度，就是能使度量准确又能使测量仪器和校准仪器都具有正确指示的温度。根据标准化部要求，凡确定物质、材料及锐品的性质所用的量，有的是拖着温度而变化的，对于这种量，应标出它们在标准温度的筐，我国标准温度是20C。以10C或15C为标准的理也是I!l为地下水的温度在lO-15C左右。在84规程中，采用了以lOC为标准。这次修订时，考虑到标准温度的定义，所以修改为ZOC作为标准温度。3.4.3对一个试样多次测定的取值标准。根据6个单位467组渗透试验成果，当是=AXIO凋时，n值不变，A的差值小子).司的占66.3%，小于2.0剖占82.6%，大于2号的占17.4%。根据上述结果

22、，修订规程中规定了一个试样多次测定的取值标准是z在连续费i定6次以后.取同次方的A值最大与最小的差值不大子592 2.白的四个以上的结果，并取其平均值，作为该试祥某一孔隙比下的平均渗透系数。3.4.4 土的渗透性是水流通过士孔班主的能力，显然，土的孔贯主大小，决定着渗透系数的大小e因此测运渗透系数时，必须说哥哥与渗透系数相适应的士的密度状态c试验时应将试样控制在设计要求的孔隙比下，测定其渗透系数，否则试验结果实用意义不大c要使试样孔隙比控制在需要值有困难时，可进行不同孔盟主比下渗透系数的测定，作出孔隙比与渗透系数的关系曲线.即可查出任意需要孔隙比下的渗透系数。4. 1. 1. 4. 1.2 屑

23、于变水头渗透试验豹仪器设备有多种，如84规程所列的土样管渗透装置及南55型渗透仪。土辛辛管渗透装置适用于粗粒圭，旦准确度较差。因此，本主E程选用了适用于绍毅土的离55型变水头渗透试验装置。这革中仪器的特点是结构简单，m 4. 1. 2 南55翠渗透仪变水头法与负压法本头装重示意图2、2水管(负压水头法时L2摇撞l，3-草草草器-4 试样， 接水摄，6温度计. 真空压力表，8 盏搞气极，9-iD.压控哥哥阀门，1守一贮草草草8 9 10 593 密水位好，既运用于变水头.也lf用于常水头，属于定型部渗透仪，为目前国内各试验室普遍采用。对于渗透系数小的试样，可以附加负压装置(包括水头负压和抽真空)郊图4.1. 2，以加大水力坡降，郊快试验速度。4.3.1 土样的饱和度愈小，土的孔隙内残怒气体愈多，使士的有效渗透面积减小。同时由于气体f1;I孔凉水压力的变化商1llE缩，因而饱和度的影响即成为一个不定前因素。为了保持试验准碗，要求该样必须充分饱和，排尽土孔摆在中的气体。饱和方法见SL237。台2-1999统程有关条文。但需持别?虽爽指出=有些单位对这问题认识不是，饱和度是杏达到要求也不进行测定，这是造成试验成果不稳定的重要原因。因此在进行渗透试验之前，必须测定试样的饱和度。实践证明=真空抽气饱和法是有效的方法，应按规程中规定的饱和方法进行。594