自制新型渗透仪在心墙防渗土料现场渗透系数测定中的应用

自制新型渗透仪在心墙防渗土料现场渗透系数测定中的应用

黄达

临沧市水利水电勘测设计研究院云南临沧677000

1、前言

心墙防渗土料填筑过程中，现场渗透系数的测定是心墙防渗土料施工质量控制的重点和难点。为此，出现了下列多种试验方法。

⑴规程规范规定的标准方法

⑵简易单双环法

⑶简易大锅盖渗透仪法

为了降低扬压力的影响，用块石配重。

⑷为了解决此难题，依据规程规范，结合实践经验，自制大锅盖渗透仪

自制大锅盖渗透仪简易示意图

工程应用

以上所列方法虽然在一定程度上解决了心墙防渗土料现场渗透系数的测定难题，但缺点也相当明显：①埋设困难，耗时长，仅能埋设少量，且容易埋设失败，造成施工时间浪费；②所测渗透系数不稳定，与室内渗透系数偏差大，甚至出现不满足规范或设计要求的情况，从而引起参建各方争议。

2、自制新型渗透仪式样

为了更好的解决心墙防渗土料现场渗透系数测定的难题，在翻阅了大量的资料及规程规范，结合实践经验，重新自制了渗透仪如下图所示：

自制新型渗透仪简易示意图

自制新型渗透仪图片

3、优缺点

通过在双江县邦木河水库工程、镇康县茶家寨水库工程中的应用，表明自制新型渗透仪适用性很强，具有自身的优点和缺点。

3.1优点

⑴经济、适用、易加工。

⑵埋设简单

用锄头将碾压好的心墙粘土料虚土层挖除，铲平

将自制渗透仪切口对准铲平面，顶部垫木块

用铁锤敲击垫块，使渗透仪垂直进入土层。敲击过程中应避免渗透仪倾斜或左右晃动，扰动土样。入土深度可以根据需检测的部位（表层、中层、层间结合部位确定）。

⑶读数简单、稳定、准确

渗透仪埋设好后，四周洒水，加快饱和速度。然后往管内注入天然清水，并轻轻敲击管壁，使气泡充分从虹吸管排出，待气泡排尽，停止注水，虹吸管口不滴水用秒表开始计时。饱和过程中应罩上仪器盖防止水分蒸发及异物进入仪器内。

按规定时间充分饱和后，关闭虹吸管口，将量筒装满天然清水称量后计为m1，注入仪器内，打开虹吸管口，用空量筒接住排出的水，待不滴水后，停止秒表，称量排出的水+量筒质量，计为m2。

⑸可根据需要埋设较多测点，相互比对

自制新型渗透仪在碾压试验中的应用

3.2缺点

由于渗透面积较小，需要较长的渗透时间，才会有明显的渗透水量。目前解决的办法是：从试样加水饱和开始计时，至饱和及试验结束停止计时，期间所有时间均为渗透时间。通过多次试验论证，所得结果科学可靠。

4、操作规程

4.1目的和使用范围

4.1.1现场渗透系数的测定是心墙防渗土料施工质量控制的重点和难点，参照相关标准及多年的工程质量检测经验，自制了适用性较强的渗透仪。

4.1.2本方法属于经验法，试验的目的是测定心墙防渗土料（细粒土：粘质土和粉质土）填筑过程中现场渗透系数。

4.1.3试验用水采用实际作用于土中的天然水。

4.2引用标准

GB/T50123-1999《土工试验方法标准》

SL237-1999《土工试验规程》

SL345-2007《水利水电工程注水试验规程》

SL251-2000《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》

DL/T5355-2006《水利水电工程土工试验规程》

DL/T5148-2014《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》

4.3心墙防渗土料现场渗透试验

4.3.1仪器设备

4.3.1.1自制渗透仪，详见上图式样。

4.3.1.2天平：可以储电，称量2000g，分度值0.01g。

4.3.1.3温度计：分度值0.5℃。

4.3.1.4其他附属设备：钢直尺或钢卷尺、250mL量筒、铁锤、木垫块、盛水桶、秒表、锄头等。

4.3.2仪器设备的检定和校准

4.3.2.1天平应按相应的检定规程进行检定,用于称量筒+水的质量。

4.3.2.2温度计应按相应检定规程进行检定，用于测水温T。

4.3.2.3钢直尺或钢卷尺应按相应检定规程进行检定，用于测水头H及渗径L。

4.3.2.4秒表应按相应检定规程进行检定，用于测渗透时间t。

4.3.3操作步骤

4.3.3.1用锄头将碾压好的心墙粘土料虚土层挖除，铲平。

4.3.3.2将自制渗透仪切口对准铲平面，顶部垫木块，用铁锤敲击垫块，使渗透仪垂直进入土层。敲击过程中应避免渗透仪倾斜或左右晃动，扰动土样。入土深度可以根据需检测的部位（表层、中层、层间结合部位）确定）。

4.3.3.3渗透仪埋设好后，往管内注入天然清水，并轻轻敲击管壁，使气泡充分从虹吸管排出，待气泡排尽，停止注水，虹吸管不滴水后用秒表计时，开始饱和。饱和过程中应罩上仪器盖防止水分蒸发及异物进入仪器内。

4.3.3.4按规定时间充分饱和后，关闭虹吸管口，将量筒装满天然清水称量后计为m1，注入仪器内，打开虹吸管口，用空量筒接住排出的水，待不滴水后，停止秒表，称量排出的水+量筒质量，计为m2。

4.3.4计算

按下列公式计算渗透系数kT及k20：

式中kT——水温T℃时试样的渗透系数，cm/s；

Q——时间t秒内的渗透水量，cm/s；

L——渗径，即入土深度（渗透仪内土样长度），cm；

H——水头，cm；

t——渗透时间，s；

k20——标准温度（20℃）时试样的渗透系数cm/s；

ηT——T℃时水的动力粘滞系数，kPa·s（10-6）；

η20——20℃时水的动力粘滞系数，kPa·s（10-6）；

比值ηT/η20与温度的关系可查表。