渗透系数k

它是表示土的渗透强度的定量指标，也是计算中必须使用的基本参数。不同种类的土壤有不同的K值。因此，准确测量土壤的渗透系数是一项非常重要的工作。

实验室测定方法

目前，实验室测量渗透系数K的仪器和测试方法有很多种，但原则上可分为两种:恒水头法和变水头法。

(1)恒定水头试验法

恒定水头试验法是在整个试验过程中保持水头恒定，因此水头差也是恒定的。适用于测量高渗透性砂土的渗透系数，

设试样长度为L，截面积为a，试验时先打开供水阀，使水自上而下穿过试样，从溢流槽排出。样品两端装有测压计，以测量水头差H。当样品中的水渗流稳定后，经过一段时间，测量流经样品的水量Q为t和测压计的水头差H，根据达西定律可以得到如下结果:

(2)变水头试验法

对于粘性土，由于其渗透系数小，所以渗漏量小，用恒定水头渗透试验不易准确测定，所以渗透系数小的土可以用变水头渗透试验进行试验。变水头试验悠游资源网试验过程中水头随时间变化。利用水头变化与样本断面渗水量的关系，确定土的渗透系数。测试装置如图3.6 (b)所示。水从直立的刻度玻璃管和U形管从上到下流过样品。测试时，在玻璃管中注入预处理后的测试水至适当高度后，启动秒表，由优优资源网测量初始水头差H1。经过时间T后，测量水头差H2，并根据达西定律推导出渗透系数的表达式。

渗透试验装置示意图

设玻璃管的横截面积为A，样品的长度为L，样品的横截面积为A..在试验开始后的任何时间，T的水头差为H，管道中的水位在dt期后下降dh，因此在dt期流过样品的水量为:

其中，负号表示渗漏量随h的减小而增加。

根据达西定律，在dt期间流过样品的水量可表示为:

让公式(a)等于公式(b ),得到:

积分两边的类型:

也就是说，土的渗透系数的表达式为

渗透系数K的实验室测定具有设备简单、成本低的优点。但由于土的渗透性与土的结构密切相关，地层中的水平和垂直渗透性往往不同；再加上取样时的扰动，很难获得有代表性的原状土样，尤其是砂土。因此，室内试验测得的K值往往不能反映现场土壤的实际渗透性。为了测量地基土层的实际渗透系数，可在现场直接进行K值的原位测量。

渗透系数的现场测量

现场钻孔抽水试验或注水试验常被用来研究场地的渗透性，确定渗透系数K值。对于均质粗粒土层，现场抽水试验测得的K值往往比室内试验更可靠。下面主要介绍通过抽水试验确定K值的方法。注水试验的原理与抽水试验的原理相似。

如图，是一次野外钻孔抽水试验中，对优优资源进行在线检查的示意图。在现场钻一口试验井，穿过待测K值的砂层，在距井中心不同距离处设置一口或两口观测井。然后以恒定的速率从井中连续抽水。抽水使周围地下水位逐渐下降，形成以钻孔为轴的漏斗状地下水面。

通过测量试验井和观测孔中的稳定水位，可以绘制测压管水位变化图。测压管的水头差造成的水力梯度使水流入井内。假设水流是水平的，渗流水流向井的截面应该是一系列同心的圆柱面。在出水量和井内动态水位稳定一段时间后，若实测抽水量为Q，观测井与井轴的距离分别为R1和R2，孔内水位高度为H1和H2，则可由达西定律求得土层的平均K值。

抽水试验示意图

在井的周围画一个穿越水的剖面。截面到井中心的距离为R，水面高度为h，则过水截面积A为:

假设过水断面上每个地方的水力梯度恒定，等于该处地下水位的梯度，则

根据达西定律，单位时间内从井中抽出的水量为:

等式两边的积分:

或者表示为常数对数，那么

现场实测K值可得到可靠的场地平均渗透系数，但试验费用较大，需根据工程规模和勘察要求确定是否需要采用。

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