(完整版)土的渗透系数计算
粘性土的渗透速率计算公式
粘性土的渗透速率计算公式引言。
粘性土是一种具有较高含水量和较高黏性的土壤，其渗透性能对工程建设和环境保护具有重要意义。
渗透速率是评价土壤渗透性能的重要指标之一，它反映了水在土壤中的渗透能力。
因此，了解粘性土的渗透速率计算公式对于工程设计和土壤保护具有重要意义。
一、粘性土的渗透速率。
粘性土的渗透速率是指单位时间内单位面积上的水分通过土壤的速率，通常用厘米/小时或毫米/小时来表示。
渗透速率的大小取决于土壤的孔隙结构、土壤颗粒的大小和形状、土壤的含水量以及土壤的渗透性等因素。
在工程建设中，了解粘性土的渗透速率可以帮助工程师合理设计排水系统、选择合适的建筑材料以及预防土壤侵蚀等问题。
二、粘性土的渗透速率计算公式。
粘性土的渗透速率可以通过多种方法来计算，其中比较常用的是Darcy定律和Kostiakov公式。
下面分别介绍这两种计算方法。
1. Darcy定律。
Darcy定律是描述多孔介质中流体渗流规律的经典定律，它可以用来计算粘性土的渗透速率。
Darcy定律的数学表达式为：q = -k A (dh/dl)。
其中，q为单位时间内单位面积的水流量，k为土壤的渗透系数，A为土壤的截面积，dh/dl为水头的梯度。
在实际计算中，可以通过实地测量或实验室试验来确定土壤的渗透系数k，然后结合实际情况来计算渗透速率。
2. Kostiakov公式。
Kostiakov公式是描述土壤渗透速率随时间变化规律的经验公式，它可以用来估算土壤的初始渗透速率和渗透速率随时间的变化。
Kostiakov公式的数学表达式为：q = a t^b。
其中，q为单位时间内单位面积的水流量，t为时间，a和b为经验常数。
通过对实测数据的拟合分析，可以确定土壤的初始渗透速率和渗透速率随时间的变化规律。
三、粘性土的渗透速率计算实例。
为了更好地理解粘性土的渗透速率计算方法，下面举一个实例进行说明。
假设某地区的粘性土渗透系数为0.1cm/h，土壤截面积为1m²，水头的梯度为0.01。
(完整版)各类土壤渗透系数、给水度、孔隙率等指标经验值
毛昶熙主编《堤防工程手册》所给经验值：表 1 各种土的渗透系数经验值土质类别 K(cm/s) 土质类别 K(cm/s) 粗砾 1~0.5 黄土（砂质） 1e-3~1e-4 砂质砾 0.1~0.01 黄土（泥质） 1e-5~1e-6 粗砂 5e-2~1e-2 黏壤土 1e-4~1e-6 细砂 5e-3~1e-3 淤泥土 1e-6~1e-7 黏质砂 2e-3~1e-4 黏土 1e-6~1e-8 沙壤土 1e-3~1e-4 均匀肥黏土 1e-8~1e-10表2 岩石和岩体的渗透系数岩块 K （实验室测定，cm/s ） 岩体 K （现场测定，cm/s ） 砂岩（白垩复理层）1e-8~1e-10 脉状混合岩 3.3e-3粉岩（白垩复理层） 1e-8~1e-9 绿泥石化脉状页岩 0.7e-2 花岗岩 2e-10~5e-11 片麻岩 1.2e-3~1.9e-3板岩 1.6e-10~7e-11 伟晶花岗岩 0.6e-3 角砾岩 4.6e-10 褐煤层 1.7e-2~2.39e-2方解岩 9.3e-8~7e-10 砂岩 1e-2 灰岩 1.2e-7~7e-10 泥岩 1e-4 白云岩 1.2e-8~4.6e-9 鳞状片岩 1e-2~1e-4砂岩 1.2e-5~1.6e-7 1个吕荣单位裂隙宽度0.1mm 间距1m 和不透水岩块的岩体0.8e-4砂泥岩 2e-6~6e-7 细粒砂岩 2e-7蚀变花岗岩 0.6e-5~1.5e-5岩土类别 渗透系数K （cm/s ） 孔隙率n 给水度 资料来源 砾 240 0.371 0.354 瑞士工学研究所粗砾 160 0.431 0.338 砂砾 0.76 0.327 0.251 砂砾 0.17 0.265 0.182 砂砾 7.2e-2 0.335 0.161 中粗砂 4.8e-2 0.394 0.18 含黏土的砂 1.1e-4 0.397 0.0052 含黏土1%的砂砾 2.3e-5 0.394 0.0036 含黏土16%的砂2.5e-60.3420.0021。
土体渗透系数、静止土压力系数参考表
土类
k（m/s）
土类
k（m/s）
土类
k（m/s）
粘土
<5×10~5×10-4
粉质粘土
5×10-9~10-8
细砂
10-5~5×10-5
砾石
5×10-4~10-3
粉土
5×10-8~10-6
中砂
5×10-5~2×10-4
卵石
10-3~5×10-3
可～软塑
粘性土
软塑粘性土
流塑粘性土
0.2～0.4
0.4～0.5
0.5～0.6
0.6～0.75
0.75～0.8
《建筑基坑工程技术规范》，静止土压力系数 宜由试验确定，当无实验条件时也可按照如下计算：
正常固结土： =1- 超固结土： =
另外，可由公式确定：
另外，湿软黄土的渗透系数是2.68789×10-5m/s
Flac3D计算中土体的渗透系数k与一般土力学中的概念不同，Flac3D中的k的国际单位是m2/Pa/sec，与土力学中的k的单位cm/s之间的换算关系为：
K（m2/Pa/sec）=k（cm/s）×1.02×10-6
静止土压力系数
土类
坚硬土
硬～可塑粘性土；粉质粘土；砂土
渗透系数
渗透系数渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。
在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。
在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。
渗透系数愈大，岩石透水性愈强。
强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。
据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。
1.测定影响渗透系数k 是一个代表土的渗透性强弱的定量指标，也是渗流计算时必须用到的一个基本参数。
不同种类的土，k 值差别很大。
因此，准确的测定土的渗透系数是一项十分重要的工作。
2计算方法渗透系数K是综合反映土体渗透能力的一个指标，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。
影响渗透系数大小的因素很多，主要取决于土体颗粒的形状、大小、不均匀系数和水的粘滞性等，要建立计算渗透系数k的精确理论公式比较困难，通常可通过试验方法，包括实验室测定法和现场测定法或经验估算法来确定k值。
3测定方法渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定“两大类。
常水头法测渗透系数k1.实验室测定法目前在实验室中测定渗透系数k 的仪器种类和试验方法很多，但从试验原理上大体可分为”常水头法“和"变水头法"两种。
常水头试验法就是在整个试验过程中保持水头为一常数，从而水头差也为常数。
如图：试验时，在透明塑料筒中装填截面为A，长度为L的饱和试样，打开水阀，使水自上而下流经试样，并自出水口处排出。
待水头差△h和渗出流量Q稳定后，量测经过一定时间t 内流经试样的水量V，则V = Q*t = ν*A*t根据达西定律，v = k*i，则V = k*（△h/L）*A*t从而得出k = q*L / A*△h= = Q*L / A*△h*常水头试验适用于测定透水性大的沙性土的渗透参数。
土的渗透系数计算Word版
土的渗透系数讣算4排降水工程4.1 土的渗透系数计算土的涯透系数是计算基坑和井点涌水豎的虑烫显数，一般在现场做抽水试验确定.根 据观测水井周也的地下水位的变化来求泠 透系数。
具体方袪是：在现场设置抽水井 (图4・1),贯穿到甦个含水层.并距抽水井 口与“处设一个或两个观测孔.用水泵匀 速抽水，当水井的水面及观测孔的水位大 体上垒稳定状态时，根据所抽水的水竟Q 可按下式计算滸透系数K 值。
设1个观测孔时：K "・73Q 讦-活-0 73Q _______ 虹X 0 _________一U]* (2H-S-S 1)(S-S I )(4-1) 设2个观测孔时：式中K —滲透系数(m/d);Q 一抽水量(m'/d)$ r -- 抽水井半径(m);ns r 2—观测孔1、观测孔2至抽水井的距离(m);h —由抽水井底标离算起完全井的动水位(m); g h 2―观测孔1.观测孔2的水位(m); S ——抽水井的水位降低值(m);S n S 2——观测孔1、观测孔2的水位降低值(m);H ―含水层厚度(m)。
K "73QlgF 一 Sihl-hi= 0.73Q______ 1葩2 -Jgl ______(2H-S 1-S 2)(S 1-S 2)(4-2)图4-1滲透系数计算筒图1-抽水井；2—观Ml 井当无条件做抽水试验时，濃透系数K值可参考衷4・1取用。
土的土的名務m/d cm/ett 土<0.005<6 “Of土0.005-0.1 6X1O^1X1O-40.1-0.3 1XW^6X1O*4黄去0.25-0.5 3xKT4~6f4粉土0.5*1.0 6X10 4-lxiO 3细砂l.0*-5 1X10-3-6XJ03中砂S~20 6X1O_,*-2X1O-3均贯中砂35^50 4X1Q-2-6XIO'2fi 砂20-50 2xl()-a-6x IO"2均质趙砂.60-75 7X10-2- 8X1O"JH «50-100 6X1(TJ XIO7»石)00-500 ixi(ri~6xi(r・无充填■霜石soo-iooo tfxw'-t X10稍有夏飲岩石20-60的岩石>60 >7xio-a【例4・1】某厂房区降低地下水位需测定其土的澹透系数，在现场设■抽水井作抽水试验.抽水井谑管半径为100mm,距抽水井5m和10m各设1个观测孔。
渗透系数
渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。
在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。
在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。
渗透系数愈大，岩石透水性愈强。
强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。
据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。
各类土的渗透系数经验值如下：（cm×s-1）黏土：＜1.2×10-6粉质黏土渗透系数：1.20×10-6～6.0×10-5，粉土渗透系数：6.0×10-5～6.0×10-4黄土渗透系数：3.0×10-4～6.0×10-4，粉砂渗透系数：6.0×10-4～1.2×10-3细砂渗透系数：1.20×10-3～6.0×10-3，中砂渗透系数：6.0×10-2～2.40×10-2粗砂渗透系数：2.40×10-2～6.0×10-2，砾石渗透系数：6.0×10-2～1.8×10-1土渗透性测定方法：土的渗透系数（即渗透性指数）的测定方法很多，可归纳为直接法和间接法两类：直接法包括常水头法和变水头法试验，前者适用于渗透性较大的土，后者适用于渗透性较小的土；间接法包括根据固结试验成果计算和根据颗粒大小分布计算，前者适用于粘性土，后者适用于无粘性土。
试验方法又可分为实验室测定和现场测定两类。
土力学课件 2.土的渗透性与渗透问题
2.1 土的渗透定律渗定律2.2 渗透系数及其测定22渗透系数及其测定2.3 渗透力与渗透变形土的渗透问题概述浸润线上游土坝蓄水后水透过下游坝身流向下游流线等势线H隧道开挖时，地下水向隧道内流动水在土孔隙通道中流动的现象叫做水的；土可以被水透过的性质水在土孔隙通道中流动的现象，叫做水的渗流；土可以被水透过的性质，称为土的渗透性或透水性。
212.1土的渗透定律一、土中渗流的总水头差和水力梯度、土中渗流的总水头差和水力梯度vw h h z h ++=伯努利方程v u AA2gz h w A 21++=γv2gu z h Bw BB 22++=γhh h Δ=−21h ΔLi =达定律二、达西定律1856年法国学者Darcy 对砂土的渗透性进行研究qv A=v=ki达西定律'v A ==vq vA'A v v v ==v A n三达西定律适用范围与起始水力坡降三、达西定律适用范围与起始水力坡降讨论：砂土的渗透速度与水力梯度呈线性关系v=ki v密实的粘土，需要克服结合水的粘滞阻力后才能发0生渗透;同时渗透系数与水力坡降的规律还偏离达西定律而呈非线性关系i砂土v虚直线简化达西定律适用于层−=i b流，不适用于紊流i密实粘土)(b i i k v 起始水力坡降2.2 渗透系数及其测定一、渗透试验（室内）1.常水头试验————整个试验过程中水头保持不变适用于透水性大）的土适用于透水性大（k >10-3cm/s ）的土，例如砂土。
Athk kiAt qt 时间t内流出的水量LQ ===QL hAtk=2.变水头试验————整个试验过程水头随时间变化适用于透水性差，渗透系数小的截面面积a任一时刻t 的水头差为h ，经时段后细玻璃管中水位降落粘性土dt 后，细玻璃管中水位降落dh ，在时段dt 内流经试样的水量=－dQ adh在时段dt 内流经试样的水量dQ =kiAdt =kAh/Ldt1h aL＝管内减少水量＝流经试样水量()212lnh t t A k −dh 积－adh=kAh/Ldt分离变量dtaL kA h=−分二、渗透试验（原位）在现场打口试验井并安装z 在现场打一口试验井，并安装好抽水机具z 距井中心r 1、r 2处打两个观测水位的观测孔z 在井内不断抽水，并观测另两个观测孔的水位高度h 1、h 2，同时记录单位时间内的排水量2r )()ln(21221h h r q k −=π假定z 水沿水平方向流向抽水孔rh A π2=z 过水断面积上各点i 相等drdh i =dhdrdrrhkrhv Av q ππ22===khdh r q π2=22dr h r =)(ln 22122211h h k r q hdh k r q h r −=∫∫ππ1r 2ln r q ⎟⎟⎞⎜⎜⎛()21221h h r k −⎠⎝=π三影响渗透系数的因数三、影响渗透系数的因数z 土颗粒的粒径、级配和矿物成分z 土的孔隙比或孔隙率z 土的结构和构造z 土的饱和度z 水的动力粘滞度动力粘滞系数随水温发生明显的变化。
土壤渗透系数的测定
土壤渗透系数的测定1 测定意义当土层被水分饱和后，土壤中的水分受重力影响而向下移动的现象称为渗透性。
土壤渗透性是土壤重要的特性之一，它与大气降水和灌溉水几乎完全进入土壤，并在其中贮存起来，而在渗透性不好的情况下，水分就沿土表流走，造成侵蚀。
土壤渗透性与土壤质地、结构、盐分含量、含水量以及湿度等有关。
2 测定原理在饱和水分土壤中，渗透性按照达西公式计算如下：V=K ·I （厘米/秒）L hI =式中：V ——渗透速度，每秒钟通过1平方厘米土壤断面的水的流量，以立方厘米表示；I ——水压梯度，即渗透层中单位距离内的水压降；K ——渗透系数，在单位水压梯度（I=1）下，单位时间内通过单位截面积的流量（毫升/分或小时）；h ——土柱上水头差（厘米）即静水压力；L ——发生水分渗透作用的土层的厚度（厘米）即渗透路程。
在时间t 内渗透过一定截面积A （平方厘米）的水量Q ，可以用下列的方程式来表示：Q=V ·A ·t=K ·I ·A ·t因此渗透系数 K=I t A Q⋅⋅（毫升/厘米2/分或小时）土壤渗透性的测定有室外法（渗透筒法）及室内法（环刀法）。
3 测定方法3.1室外测定3.1.1 仪器设备①渗透筒：铁制圆柱形筒，横截面积为1000平方厘米（内径358毫米），高350毫米。
②量筒500ml和1000ml各一个。
③小铁筒：打水用。
④温度计：0—50℃⑤秒表或一般钟表⑥木制厘米尺、小刀、斧头等。
3.1.2 测定步骤3.1.2.1、在选择具有代表性的地段上，布置一块约1平方米的圆形（直径113cm）试验地块，将其周围筑以土埂。
土埂高约30 cm，顶宽20 cm，并捣实之。
渗透筒置于中央，应用小刀按筒的圆周向外挖宽2—3cm，深15—20cm小沟，使筒深深嵌入土中。
插好后，把取出的土壤重新填入隙缝并予捣实，防止沿壁渗漏损失。
筒内部为试验区，外部为保护区。