劉 翠

（甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司， 甘肅 蘭州 730020 ）

滲透系數(shù)為土工試驗(yàn)階段的主要指標(biāo)之一，在現(xiàn)實(shí)檢測(cè)試驗(yàn)中，滲透系數(shù)可能出現(xiàn)較明顯波動(dòng)，這提示相關(guān)人員應(yīng)結(jié)合土體類型采用相關(guān)方法。變水頭滲透試驗(yàn)是一種于鉆孔中檢測(cè)土體滲透系數(shù)的一種常用方法，試驗(yàn)過(guò)程中,試驗(yàn)水頭逐漸跌落，最后趨于零，通過(guò)探究套管中試驗(yàn)水頭降落速度與時(shí)間間的相關(guān)性，測(cè)算出試樣的滲透系數(shù)，該試驗(yàn)方法在粉土、砂土及粘性土中均表現(xiàn)出較高適用性。

1 水頭滲透試驗(yàn)方法與步驟

步驟1：結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程，制備試驗(yàn)樣品，有原狀、擾動(dòng)試樣之分，其各自對(duì)應(yīng)的制備方法為：:

（1）原狀試樣：結(jié)合被檢測(cè)滲透系數(shù)方向，借用環(huán)刀于土層面方向上切割、獲取原狀試樣，將試樣兩側(cè)切削平整即可，嚴(yán)禁使用修土刀數(shù)次進(jìn)行涂抹。將其放置在飽和器中抽氣飽和。

（2）擾動(dòng)試樣：當(dāng)確定干密度偏大（ρd≥1.40g/cm3）時(shí)，推薦使用飽和度偏低（St≤80%）土壓實(shí)或擊實(shí)法制取試樣；而若干密度偏低時(shí)，把試樣浸泡在水內(nèi)，確定其飽和以后，制作成符合工況的飽和型試驗(yàn)樣品。

步驟2：將滲水石、密封圈統(tǒng)統(tǒng)放入底座內(nèi)，把適量凡士林涂擦在套筒內(nèi)側(cè)壁，使用土樣環(huán)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(yán)格依照相關(guān)規(guī)范、試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求連接儀器，檢查裝置的氣密性。銜接調(diào)節(jié)管和供水管，經(jīng)由儀器底斷輸注水，直至觀測(cè)到水位抵達(dá)金屬透水板頂面時(shí)，安放濾紙，閉合水夾。

步驟4：精確量取有代表性的風(fēng)干試驗(yàn)（3～4kg），稱重精確到1g，檢測(cè)風(fēng)干含水率指標(biāo)。

步驟5：以分層的形式將試驗(yàn)樣品安放到儀器內(nèi)，結(jié)合前期設(shè)定的

預(yù)定孔隙比調(diào)控試樣密度，各分層裝樣結(jié)束后，經(jīng)調(diào)節(jié)管注水到試樣頂面。要求最末層應(yīng)在上測(cè)壓管孔上方3～4cm 處。在確定最末一層試樣飽和度符合相關(guān)規(guī)范要求后，持續(xù)使水位升高到圓筒頂面。拆除調(diào)節(jié)管，確保管口在圓筒頂面之上，檢測(cè)三個(gè)測(cè)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(cè)量樣品頂?shù)酵岔數(shù)挠喔?，借此測(cè)算出試樣的高度。量出剩余土樣的重量，測(cè)算裝進(jìn)的質(zhì)量、試樣對(duì)應(yīng)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(diào)節(jié)管高適度調(diào)低，構(gòu)建從上至下的滲流形式。將調(diào)節(jié)管穩(wěn)固在某一水平面上，歷經(jīng)一段時(shí)間后，三個(gè)測(cè)壓管內(nèi)水位均能抵達(dá)穩(wěn)定值，則提示形成了穩(wěn)定型滲流場(chǎng)。

步驟8：在≤200 ㎝水頭作用下，靜置一段時(shí)間時(shí)間，當(dāng)觀察水管口處有水溢出以后，提示就可以進(jìn)行檢測(cè)。

步驟9：試驗(yàn)檢測(cè)階段，對(duì)水頭管行沖水處理，當(dāng)觀測(cè)到其抵達(dá)預(yù)設(shè)高程后，閉合管夾及啟動(dòng)秒表，檢測(cè)并記錄起始水頭h1，歷經(jīng)時(shí)間t 以后，再檢測(cè)記錄終止水頭h2，并測(cè)出試驗(yàn)時(shí)、終止時(shí)水樣的溫度[1]。

2 影響滲透試驗(yàn)結(jié)果的因素分析

土體的形成原因、所處年代、結(jié)構(gòu)、密實(shí)度高低、土顆粒構(gòu)成、礦物質(zhì)成分、

、滲流液屬性、試驗(yàn)溫度等均是影響滲透系數(shù)高低的主要因素。土體所處年代越臨近、結(jié)構(gòu)松散度越高、密實(shí)度越低、顆粒內(nèi)粗土占有率越高，則試樣的滲透系數(shù)越高，反之越低。

滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的精確度。

（1）取用、運(yùn)送試驗(yàn)樣品階段，若形成擾動(dòng)情況，則將會(huì)引起土體滲透系數(shù)明顯增加。

（2）制備試樣時(shí)，若未能均勻的施力，則將會(huì)降低[2]。

試樣表面結(jié)構(gòu)的完好度，內(nèi)部與邊界可能會(huì)形成不同程度缺損狀況，導(dǎo)致滲透試驗(yàn)結(jié)果增大。

（3）試驗(yàn)階段，儀器設(shè)備先進(jìn)性及銜接狀況、水質(zhì)純凈度均會(huì)影響到試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

（4）向儀器內(nèi)投裝試樣階段，人為擾動(dòng)的情況難以完全規(guī)避，尤其是輕土。

（5）試樣放入儀器后靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則將會(huì)促進(jìn)水分蒸發(fā)、喪失過(guò)程，勢(shì)必會(huì)影響到滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

（6）當(dāng)試驗(yàn)樣品保護(hù)度存在差異時(shí)，檢測(cè)到的土質(zhì)滲透系數(shù)也不盡一致。

（7）試驗(yàn)水頭高程也影響滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。

（8）在觀測(cè)到有水溢出以后，試樣檢測(cè)時(shí)間的設(shè)定情況也關(guān)系著試驗(yàn)結(jié)果的精確度。

3 試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

3.1 在選取、運(yùn)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(dòng)情況發(fā)生率降至最低。

3.2 制備試樣時(shí)，聯(lián)合使用削土器，盡量保證下壓力度的勻稱性，已將對(duì)土體形成的擾度程度降至最低，最好使環(huán)刀中的土體臨近純天然狀態(tài)。

3.3 強(qiáng)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(dá)標(biāo)的情況，盡量不手動(dòng)調(diào)整樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)。

3.4 在裝好試樣后，應(yīng)加強(qiáng)水頭高度指標(biāo)的控制，過(guò)高會(huì)增加樣品破損情況發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)踐中，建議將屬于同一類別的土體安放在兩個(gè)相毗鄰的儀器上，土體粘稠度越大，給水頭時(shí)越高，反之越低。多數(shù)情況下，要求試驗(yàn)水頭要高于該類土體允許的坡降值[3]。

3.5 試驗(yàn)階段，盡量取用現(xiàn)實(shí)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(jīng)嚴(yán)格過(guò)濾工藝的清水。試驗(yàn)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(yàn)階段要求水溫宜高于室溫3～4℃。有關(guān)規(guī)范中要求使用水溫20℃或10℃時(shí)對(duì)應(yīng)的滲透系數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)滲透系數(shù)。

3.6 試驗(yàn)時(shí)，在滲透力的作用下，土樣的干密度指標(biāo)發(fā)生一定波動(dòng)，進(jìn)而促進(jìn)滲透系數(shù)的改變過(guò)程，故而，滲透試驗(yàn)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，水頭差也不能過(guò)于懸殊。

3.7 試驗(yàn)中，每次檢測(cè)的水頭h1 與h2 兩者差值應(yīng)＞10 ㎝[4]。

3.8 試驗(yàn)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)水流過(guò)于快速或出水口處形成渾濁現(xiàn)象，則應(yīng)快速檢測(cè)裝置氣密性及是否形成集中滲流情況，若存在，則應(yīng)重新制備試樣，再行檢測(cè)。

3.9 一定要應(yīng)用無(wú)氣水作試驗(yàn)，要不很可能導(dǎo)致試驗(yàn)階段水內(nèi)氣泡滯留于試樣內(nèi)，造成伴隨滲透時(shí)間延長(zhǎng)，所檢測(cè)到的滲透系數(shù)有持續(xù)跌落趨勢(shì)，形成不被允許的試驗(yàn)偏差[5]。

3.10 滲透試驗(yàn)整體結(jié)束以后，分析檢測(cè)到的數(shù)據(jù)時(shí)，一方面要分析土體類型與滲透系數(shù)兩者的相關(guān)性，另一方面還需考慮到試驗(yàn)樣品內(nèi)是否有雜質(zhì)滯留、土質(zhì)的勻稱度及有無(wú)孔隙等諸多狀況。

4 結(jié)束語(yǔ)：

總之，為確保滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，在實(shí)踐中要求相關(guān)人員應(yīng)嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)程規(guī)范有次序的完成試驗(yàn)研究任務(wù)，并予以本文所提及到的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)一定重視，事前擬定防范措施、方案等，力爭(zhēng)做到防患于未然。在出具滲透試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果階段，應(yīng)綜合分析土體自身屬性、設(shè)備配置及人為操作等多種因素，盡可能的為土質(zhì)評(píng)估工作提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)信息。