張家港晟泰克智能儀器有限公司 楊熙章 黃興 邵斌斌 高瑞芹 

一、概述

        所謂土的二維滲透試驗是指土在試驗時水流方向垂直和水平。*，土的滲透性就是指具有壓力水頭差的水在土的空隙中滲流性質。研究土的性質具有如下的實踐意義。

       1、路基土的疏干基坑由于地下水的滲透，涌水量計算。

       2、飽和軟粘土上建筑物隨時間的沉降估算。

       3、防水灌溉渠道及水工建筑物的滲流（漏水）。

       4、地面誰的滲流引起邊坡土體失穩。

       5、地基處理時孔隙水壓力的增長與消散等等。

        由此可知，水在土體中的滲透，對水工構造物，防水渠道，農田水利而言將會造成水量的損失，將會影響工程質量和經濟效益，另外，水的滲透將會引起土體內部應力狀態和土的基本性質變化，這對于天然地基的強度，穩定，建筑物固結變形以及基礎的施工都有非常重要的影響。為此，我們必須對土的滲透性質，水在土中的滲流規律以及對 工程關系需要做很好的研究，從而為建筑的設計和施工提供必須的參數。

        但是，大家知道土的滲透系數不僅與土的顆粒大小，顆粒組成，顆粒級配，土的密度，土的狀態而且與土的應力歷史，荷重以及土的成因有關。特別是對與層層土而言，由于層理構造影響，研究土的水平向滲透系數尤為重要，而且具有相當實用價值。以下重點介紹了水平滲透試驗。

二、基本組成

        1、滲透容器（兩套，分別做水平滲透和豎直滲透），水平滲透容器是一個具有水平滲透功能的不銹鋼長方體構件和容器底座，上蓋及傳壓活塞，透水石，各種功能的精明閥門等組成。

         2、軸向加荷系統采用氣壓式加載，其中有滾動隔膜，氣缸，活塞，加荷平臺，氣源（空壓機）組成。

         3、軸向加荷自動控制采用精密的調壓閥，壓力傳感器和單片機數字觸摸屏控制。

         4、軸向位移由位移傳感器及單片機組成的數字傳輸儲存。

         5、滲透壓力控制安常水頭控制法由液壓控制器自動控制，其壓力控制由步進電機驅動液壓筒，有壓力傳感器所組成的單片機的自動控制系統進行水頭控制和流量的檢測。

         6、試驗的操作系統由計算機軟件和觸摸屏控制。

         7、觸摸屏用于設定試驗參數和實時顯示實驗數據，并有單片機存儲。

三、主要技術指標

         1、土樣尺寸：60×60×95（mm）；

         2、滲透面積：36cm²；

         3、滲透距離：6cm；

         4、固結壓力：0~800kPa；

         5、滲透壓力：0~700kPa；

         6、滲透流量：0~250ml。

四、試驗步驟

         1、開啟電源待機。

         2、制備土樣，用環刀切取原狀土或者人工制備擾動土。

         3、環刀刀口向上，置于滲透容器上方，用壓土器輕穩的壓入容器內同時打開容器底座上 的兩通閥門。連接好傳壓活塞和容器上蓋。

         4、將滲透容器置于加荷裝置的框架內，撞上反力橫梁和位移傳感器。

         5、按試驗要求施加固結壓力，此時關閉試樣豎直方向上的兩通閥門，打開水平滲透閥門。

         6、施加固結壓力采用調壓閥和觸摸屏數字控制并同時記錄軸向位移。

         7、待位移穩定后，啟動液壓控制器施加滲透壓力，滲透壓力的大小可按土的性質決定，一般不能大于固結壓力。

         8、一般情況下，施加滲透壓力可以試土樣得到飽和，飽和的程度可通過計算機的實時曲線來判斷，如果時間和流量的關系曲線成直線，原則上試樣已經飽和。

         9、滲透系數由軟件根據實時曲線截取自動生成。

        10、在同一個試樣上，可以施加不同的固結壓力進行實測滲透系數，這樣可以獲得固結壓力與滲透系數的相關關系。

五、常水頭水平向試驗滲透系數的計算

          式中，Q為流量ml；L為滲透距離6cm；H為水頭高度（滲透壓力）kPa（換算成厘米：1kPa=10cm）；A為滲透面積36cm²；t為滲透時間（s）。

六、人工制備砂質粉土試驗記錄實例                 人工制備粘土試驗記錄實例

七、整理后試驗曲線

砂質粉土：                                粘土：

八、實驗結果（某一級荷重條件下的試驗結果）

砂質粉土 ：                                 粘土：

九、分析與意見

        1、本試驗為人工制備的擾動土的水平向滲透，實驗表明，滲透系數隨著固結壓力增加而變小，這是符合理論與實際的普遍規律，時間和滲透系數并無大的關系。

        2、該儀器設計和研制具有體積小，重量輕，操作方便，自動化程度高的特點，實驗結果比較穩定理想，在國內外滲透試驗儀器中*列，為國內*。

        3、該儀器的設計思路基本上符合土的結構構造的各向異性的試驗目的，有待于結合工程實際多進行不同土性的水平向垂直向的滲透試驗，這些實驗研究結果將提供給設計與施工單位的有效依據。