关于防渗墙渗透系数测定的总结

K ：渗透系数（ｃｍ／ｓ）， n ：孔隙率（％），
水 的 粘 滞 力（ｃｍ ２ ／ｓ） 。 k 0 ： 土 样 渗 透 率（ｃｍ ２ ） 。 上式分两部分， 第一部分与介质有关， 第二部分与液体自身性质有关。
图１ 水平分层介质渗透示意图
图２ 垂直分层介质渗透示意图
图３ 围井注水试验示意图
科技创新导报 Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
r 2 • ∆H 2 L • H • ∆t
K ：渗透系数（ｃｍ／ｍｉｎ）； r ：工作管内径（ｃｍ）；
L ：试验段长度（ｃｍ）； H ：间隔时间试验水头（ｃｍ）； ∆H ： 试 验 水 头 下 降 值 （ ｃ ｍ ） ；
∆t ： 水 位 测 量 时 间 间 隔 （ ｍ ｉ ｎ ） 。 ５．２ 包气带内钻孔降水头注水试验 采用双栓塞隔离试验段， 试验图示见 图６ 试 验 段 的 渗 透 系 数 采 用 修 正 的 Ｊａｒｖｉｓ公 式计算：
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Q ：渗透流量或注水量（Ｌ／ｍｉｎ）； L ：压水试验段长度（ｍ）； P ：压水试验压力（ＭＰａ）； q ：透水率（Ｌｕ）。
６．２ 渗透系数
Q 1 q= • L P
Q L ln 2πHL r0 K ：渗透系数（ｍ／ｄ）； Q ： 压 入 流 量 量 （ ｍ ３／ ｄ ） ； L ：试验段长度（ｍ）； H ：试验水头值（ｍ）； r0 ： 钻 孔 半 径 （ ｍ ） 。 ６．３ 渗 透 系 数 和 试 验 段 透 水 率 的 关 系 渗透系数和试验段透水率的近似关系 一般采用１Ｌｕ≈１ ×１０ ～５ 。 注意， 单位吸水量 与透水率是不同的， 单位吸水量是在０． ０１ＭＰａ（或１ｍ水柱）压力下每米试验段的漏水 量， 是 透 水 率 的１００ 倍。 K=
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２０１０ ＮＯ．０９ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
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小的地层， 试验段位于地下水位以下， 孔内不 下导管或部分下导管， 试验段裸露或下花管， 孔壁和孔底进水（见图４钻孔降水头注水试验图 示）
对于均匀土体， 可按照等粒经球体按照 正四面体和正六面体（正方体）排列形态进行讨 论。 其中正四面体孔隙比为０．３５， 相邻球体 间孔吼理论直径为颗粒直径０．１５４７倍， 正方 体排列时孔隙比为０．９１， 孔吼理论直径为颗 粒直径的０．４１４２倍。 由此可见， 前者更为紧 密， 孔吼直径更小， 因而土体颗粒直径越 小， 渗透性也就越小， 而级配相同的土体， 密实度越大， 渗透性越小。 实际上土体颗粒直径相差悬殊， 排列 方式也千变万化， 颗粒直径以具有统计意义 的界限粒径表征， 孔隙直径也是经过综合确 定具有统计意义。 根据颗粒分析试验成果， 按照下面的经验公式可确定渗透系数。
为 有 效 粒 径 （ ｍ ）， 小于该粒径的颗粒含量占 １０％， t ：为温度（℃），K ：为渗透系数（ｍ／ｄ）。
３ 不均匀体渗透系数的综合计算
３．１ 水平分层不均匀体（图１）
K=
∑K M
i =1 i
n
K=
i
πr 2 ln(H1 • H 2 ) • A t2 − t1
−1
或 包
K=
πr 2 AT0
K ： 综 合 渗 透 系 数 ，K i ： 分 层 渗 透 系 数， M ： 渗 透 介 质 总 厚 度 ，M i ： 分 层 厚 度 。
３．２ 垂直分层不均匀体（图２）
M
式中： A =
2πl ml ln(mlr −1 ) （ r
≥ 10 ） ｍ ： 水
K=
K = Cd10 (0.7 + 0.03t )
图５ 钻孔降水头注水试验图示
６ 钻孔压水试验
压水试验是一种在钻孔内进行的渗透 试验， 是用栓塞把钻孔隔离出一定长度的 孔段， 然后以一定的压力向该孔段压水， 测 定相应压力下的压入流量， 以单位试验段 长 度 （ 一 般 为 ５ ｍ ）在 某 一 压 力 下 的 压 入 流 量 值来表征该孔段的透水性， 是评价坚固岩 土体的渗透性常用的方法。 钻孔压水试验成果为试验段透水率 （Ｌｕ）和 试 验 段 渗 透 系 数（ｃｍ／ｓ）。
在病险水库大坝除险加固工程及江河 堤坝整治工程中， 水泥土深层搅拌桩地连 和高喷防渗墙墙体厚度不到３０ｃｍ， 薄层防 渗墙渗透系数要求为１０ ～６ ～１０ ～８ （ｃｍ／ｓ）级， 此工艺的使用在设计、 施工等方面， 最大的 隐忧是防渗墙渗透系数的大小、 渗透系数 的测定和施工质量的监控。 做为竖直空间上的平面半无限体， 防 渗墙墙体渗透系数监测， 需具体问题具体 分析。 一般选择围井试验方法、 现场钻孔注 水法、 钻孔压水试验和实地凿取块样或钻 取芯样， 送实验室进行变水头渗透试验等， 试验方法所确定的参数精度满足工程设计 要求。 下面就有关渗透系数的概念、 影响因 素、 测定方法进行统计和分析， 供大家选择 使用。
v = −K
从 上 式 看出， 渗 透 系 数Ｋ 数值上等于水 力坡度Ｉ＝１时， 液体在岩土体中的渗透流 速， 由于水力坡度无量纲， 故渗透系数具速 度量纲， 以ｍ／ｄ或ｃｍ／ｓ表示。 实践证明， 液体在介质中的运动是否
dH dL
K =n
d2 γ γ • = k0 • 32 µ µ
γ ： 水 的 重 度 （ ｇ ／ ｃ ｍ ３） ， µ ： d ：孔隙直径（ｍ）。
K= ４ 围井试验
围井试验根据试验目的分为生产性试 验和检测试验。 生产性试验是为生产提供 指导依据， 监测试验是对工程施工质量的 检测。 ４．１ 生产性试验 生产性试验是根据有关设计和规范， 在 现场采取各种水灰比和输浆压力及提升速度 等施工参数进行施工， 据成墙效果和施工可操 作性， 最终确定施工参数。 因此， 生产性试验在 于对生产的指导， 墙体渗透系数的测定至关重 要。 试验成墙完成达到龄期后细心开挖， 封底， 注水， 或围井内钻孔至围井底隔水层位置， 注 水， 饱和养护， 再进行围井注水试验， 试验渗透 系数公式选下式计算。 2Qt K= L( H + H 0 )( H − H 0 ) K ：渗透系数（ｍ／ｄ）； Q ： 渗 透 流 量 或 注 水 量 （ ｍ ３／ ｄ ） ； L ：试验围井周长（ｍ）； H0 ： 地 下 水 初 始 水 位 （ ｍ ） ； H ：围井试验水头值（ｍ）； t ：防渗墙平均厚度（ｍ）。 上式计算时， 流量以围井内实际消耗 水量计算， 开挖围井水量即是围井面积与 水位降之积， 钻孔形式注水， 水量计算需 要考虑围井内土层孔隙度， 计算水量为围 井面积、 钻孔水位降和围井内土体孔隙度 乘积。 ４．２ 围井检测试验 围井检测试验是对工程施工质量的 检测， 主要目的是检测施工单位是否按照 设计要求施工， 所施工的工程是否达到工 程所要求的质量。 试验点位确定后， 利用 防渗墙的一段作为其中的一边， 采用深搅 或高喷工艺施工围井的其他边， 试验时需 要考虑新老墙体间的搭接和不同工艺成 墙的差别。 试验方法与生产试验相同， 试验参数 参照生产性试验求取综合渗透系数。
有如下关系：
∆H Q = KF = KFI L
Q = KI F 实际上， 透水岩土是由固体部分和孔 隙部分组成， 地下水只能在孔隙内运动， 地 下水在孔隙中运动的平均速度为实际流
据水力学公式 Q = Fv ， 则v=
符合渗透定律， 与流体的渗透速度有关， 当 流速达到临界速度时， 液体在介质中的流 动转变为紊流或混合流， 此时渗透定律表 达 式 为： v = K c I
水力坡度：水流沿渗透途径的水头降 落值与渗透途径长度的比值。 自然界实际 地下水流中， 水力坡度沿流程变化， 渗流场 任一点水力坡度表示为：
I=
dH dL
于是， 达西定律表示为：
１ 渗透的基本概念
渗透系数是表示岩体透水性的指标， 是重要的水文地质参数， 一般情况下， 是与 岩土体和渗透液体物理性质有关的常数。 法 国 水 利 学 家 达 西（ Ｈ ｅ ｎ ｒ ｉ Ｄ ａ ｒ ｃ ｙ ） 通过 在装满砂的圆筒进行试验表明， 液体渗透 量和过水断面Ｆ、 水头损失⊿Ｈ、 渗透途径Ｌ
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关于防渗墙渗透系数测定的总结
陈武 （ 江河（ 北京） 水电防渗工程技术有限公司 北京 １ ０ ０ ０ ２ ５ ） 摘 要： 水体在薄层防渗墙中渗透总体上服从达西定律， 但是和常规水体在半无限体岩土体中渗透规律存在差别， 通过现场试验测 定渗透系数也有千差万别， 在实际工程中需要具体分析， 选择使用试验方法。本文作者根据根据渗透系数概念、理论依据， 从工程 实践角度出发， 对常用的渗透系数测定方法进行了总结， 推荐文中比较使用试验方案， 进行防渗墙这类薄层平面半无限墙体的渗透 系数测定。 关键词：渗透 渗透系数 水力坡度 围井试验 钻孔注水试验 钻孔压水试验 常水头 变水头 中图分类号： Ｔ Ｖ ６ ２ 文献标识码： Ａ 文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）０３（ｃ）－００４７－０３
K =
2 arsh ( re −1 ) 2 H 1 − l 2 H 1 H 2 − lH 2 r1 • ln 2H − l − ln 2 H H − lH 2l ∆ t 2 2 1 2 1
图４ 钻孔降水头注水试验图示
上 式 参 数 符 号 见 图６ 。 ５．３ 水文地质参数法计算 防渗墙做为一个有界的一维无限体， 渗透系数的研究较少， 经典的地下水动力 学计算方法无法满足计算条件， 只能将其 边界条件概化为标准的两侧定水头供排水 的条带状地质体， 采用下面地下水动力学 公式计算其渗透系数。
５ 钻孔注水试验
图６ 包气带降水头注水试验
５．１ 钻孔降水头注水试验， 适用于渗透系数较