土层渗透系数K的经验值
土的渗透试验和渗透系数
土的渗透试验和渗透系数土的渗透试验和渗透系数2010-04-1511:04由达西定律可知土的渗透系数k反映了土的渗透性能是渗流计算用到的必须指标它的大小可通过试验或经验决定试验可在实验室或现场进行而室内测定渗透系数有常水头法和变水头法 1.室内常水头渗透试验常水头渗透试验装置的示意图如图2-4所示与达西渗透试验装置相似。
在圆柱形试验筒内装置土样土的截面积为A即试验筒截面积在整个试验过程中土样上的水头保持不变。
在土图2-4常水头试验装置图2-5变水头试验装置样中选择两点1、2两点的距离为L.分别在两点设置测压管。
试验开始时水自上而下流经土样待渗流稳定后测得在时间t内流过土样的流量为Q并同时读得两测压管的水头差为△h。
则单位时间内渗流量由达西定律从而可求得土样渗透系数2-4 常水头渗透试验适用于测量砂土渗透系数对于粘性土由于渗透系数很小应采用变水头法测量其渗透系数。
2.变水头渗透试验变水头渗透试验装置如图2-5所示。
土样的截面积为A高度为L。
试验筒上设置储水管储水管截面积为a试验开始时储水管水头为h1经过时间t后水头降为h2令在时间dt内水头降低了dh则在dt时间内通过土样的流水量为由达西定律在dt时段内流经试样的渗水量又可表示为由以上两式可得对上式两边取积分并整理后可得可得土渗透系数为2-5 式2-5中的a、L、A为己知试验时只要量测与时刻t1、t2对应的水位h1、h2就可求出渗透系数。
3.现场抽水试验对于粗颗粒土或成层土室内试验时不易取得原状土样或者土样不能反映天然土层的层次或土颗粒排列情况这时从现场试验得到的渗透系数将比室内试验准确。
图2-6为一现场井孔抽水试验示意图。
在试验现场沉入1根抽水井管穿过要测定k值的砂土层并在距井中心不同距离处设置一个或两个观测孔然后自井中以不变的速率连续进行抽水抽水造成井周围的地下水位逐渐下降形成一个以井孔为轴心的降落漏斗状的地下水面。
测定水头差形成的水力梯度使水流向井内。
土层渗透系数K的经验值
一、土层渗透系数土层渗透系数K的经验值土质名称K(m/d)土质名称K(m/d)高液限黏土<0.001砂细1～5黏土质砂0.001～0.05中5～20含砂低液限黏土0.05～0.10粗20～50含砂低液限粉土0.10～0.50砾类土50～150低液限黏土（黄土）0.25～0.50卵石100～500粉土质砂0.5～1.0漂石（无砂质充填）500～1000按土质颗粒大小的渗透系数K经验值土质名称K(m/d)黏土质粉砂0.01～0.074mm颗粒多数0.5～1.0均质粉砂0.01～0.074mm颗粒多数1.5～5.0黏土质细砂0.074～0.25mm颗粒多数1.0～1.5均质细砂0.074～0.25mm颗粒多数2.0～2.5黏土质中砂0.25～0.5mm 颗粒多数 2.0～2.5均质中砂0.25～0.5mm颗粒多数35～50黏土质粗砂0.5～1.0mm颗粒多数35～40均质粗砂0.5～1.0mm颗粒多数60～75砾石100～125二、计算渗水量缺水文地质资料计算渗水量： Q=F1q1+ F 2q2式中：F1—基坑底面积，m2q1—基坑每平方米底面积平均渗水量，m3/hF 2—基坑侧面积，m2q2—基坑每平方米侧面积平均渗水量，m3/h q1基坑每平方米底面积平均渗水量，m3/h序号土类土的特征及粒径渗水量m3/h1细粒土质砂、松软粉质土基坑外侧有地表水，内侧为岸边干地，土的天然含水量<20%，土粒径<0.05mm0.14～0.182有裂隙的碎石岩层、较密实的粘质土多裂隙透水的岩层，有孔隙水的粘质土层0.15～0.253黏土质砂、黄土层、紧密砾土层细砂粒径0.05～0.25mm，大孔土质量800～950kg/m3, 砾石土孔隙率在20%以下0.16～0.324中粒砂、砾砂层砂粒径0.25～1.0mm，砾石含量在30%以下，平均粒径10mm以下0.24～0.85粗粒砂、砾石层砂粒径1.0～2.5mm，砾石含量在30～70%，平均最大粒径150mm以下0.8～3.06砾卵砂、砾卵石层砂粒径2.0mm以上，砾石、卵石含量在30%以上（泉眼总面积在0.07m2以下，泉眼直径在50mm以下）2.4～4.07漂石、卵石土有泉眼或砂砾石有较大泉眼石粒径平均直径50～200mm，或有个别大弧石在0.5 m3以下（泉眼总面积在0.15m2以下，泉眼直径在300mm以下）4.0～8.08砾石、卵石、漂石、粗砂、泉眼较多>8.0表中渗水量：无地表水时用下限；地表水深2～4m，土中有孔隙时用中限；地表水深大于4m，松软土时用上限。
淤泥渗透系数经验值
淤泥渗透系数经验值全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：淤泥渗透系数是衡量土壤渗透性能的重要指标之一，它反映了土壤水分在一定时间内从土壤内部向外扩散的能力。
淤泥渗透系数通常用K表示，是一个重要的土壤水文参数，对于河道泥沙运移、地面径流形成和土地利用等方面都有着重要的影响。
淤泥渗透系数通常是通过试验测定得到的，其数值大小直接影响土壤对水分的保持能力和排水性能。
不同类型的土壤具有不同的渗透系数。
一般来说，沙质土壤的渗透系数较大，粘土质土壤的渗透系数较小。
淤泥渗透系数的大小受土壤孔隙度、孔隙连通性、土壤颗粒大小、土壤含水量等因素的影响。
在工程实践中，淤泥渗透系数的准确测定对于地基工程、排水工程、环境工程等领域都具有重要意义。
通过淤泥渗透系数的测定，可以帮助工程设计者合理选择材料、设计排水系统、预测地下水位变化等。
研究淤泥渗透系数的经验值对于解决工程实际问题具有重要意义。
一般来说，淤泥渗透系数的实测数值多是较为稀疏的，因此通过对已有数据的统计分析，得出淤泥渗透系数的经验值是一种常用的方法。
根据国内外相关研究数据，淤泥渗透系数的平均值在0.01 cm/s到10 cm/s之间。
砂壤土、砂土、壤土等砂质土壤的渗透系数较大，通常在1 cm/s以上，而粘土、泥土等粘性土壤的渗透系数较小，常低于0.01 cm/s。
淤泥渗透系数还受土壤湿度、温度等因素的影响。
一般来说，土壤含水量越高，淤泥渗透系数越大；土壤温度越高，淤泥渗透系数也会增加。
在测定淤泥渗透系数时，需要考虑土壤含水量和温度等因素的影响，以便得到更准确的结果。
淤泥渗透系数是土壤渗透性能的重要指标，对于工程实践具有重要功用。
淤泥渗透系数的经验值可以帮助工程设计者更好地理解土壤的水文性质和水文过程，为工程设计和施工提供科学依据。
淤泥渗透系数的研究和应用具有重要的理论意义和实践价值。
希望通过这篇文章的介绍，读者能够对淤泥渗透系数有更深入的了解，并在工程实践中加以应用。
土的渗透性及水的渗流
m
kjH j
j 1
三、渗透系数的室内测定
渗透系数不能用理论方法求得，只能通过试验确定。
测定k值室内方法：定水头法、变水头法。
（1）定水头法
保持总水头差Δh不变，在t时间内，量得透过土样的
水量为Q，求k：
注水
根据达西定律
v Q ki k h
t.A
L
k QL A t h
L
h
适用于粗颗粒土，如中砂、粗砂
uA
i h L
△h代表单位重量液体从A点向B点流动时， 为克服阻力而损失的能量。
水力梯度:
水力坡降i 的物理意义为单位渗流长度上的 水力损失。
L为A、B两点间的渗流途径。
2024/11/15
例2-1 如图，求
一．a-a、b-b、c-c静水头 和总水头。
二．a-a至c-c,a-a至b-b,bb至c-c的水头损失；
例题：某基坑在细砂层中开挖，经施工抽水，待水位稳定后， 实测水位情况如图所示。据场地勘察报告提供；细砂层有关 物理力学性质指标如下：
sat 18.7kn / m3
k 4.5102 m m/ s
试求渗透水流的平均速度和 动水力(渗透力)，并判断是 否会产生流砂现象？
5.5m
细砂层
分析：1 v ki
v—断面平均渗透速度， 单位m/s或m/d； k—土的渗透系数 单位同v.
流速与水力梯度的 关系－砂土 砂土的水力梯度与 渗透速度呈线性关 系，符合达西渗透 定律。
适用范围：适用于层流范围，如砂土和一般的粘性土， 很粗的土或粘性很强的致密粘土不适合。
单位时间流过土截面A的水量q
流速与水力梯度的关系－粘土
则渗透系数k:
2.3 q lg( r2 )
渗透系数压缩系数液塑性指数国际标贯击数
L塑限ωp：土由可塑状态过渡到半固体状态的界限含水量。
搓条法扰动土塑性指数I P ：土呈可塑状态时的含水量变化的范围，代表土的可塑程度液性指数I L ：土抵抗外力的量度，其值越大，抵抗外力的能力越小。
一、土层渗透系数土层渗透系数K的经验值按土质颗粒大小的渗透系数K经验值岩体渗透系数常见的不同岩土体的渗透系数归纳如下（参考《地下水水文学原理》余钟波、黄勇著），通常如果一种材料的渗透系数小于10-9m/s时，可以认为具有很低的渗透性，如黏土、泥岩等。
松散岩体：渗透系数（m/s）：砾石3×10-4 ~3×10-2粗砂9×10-7 ~6×10-3中砂9×10-7 ~5×*10-4细砂2×10-7 ~2×10-4粉砂1×10-9 ~2×10-5漂积土1×10-12 ~2×10-6黏土1×10-11 ~ 4.7×10-9沉积岩：渗透系数：礁灰岩1×10-6 ~2×10-2石灰岩1×10-9 ~6×10-6砂岩3×10-10 ~6×10-6粉砂岩1×10-11 ~1.4×10-8岩盐1×10-12 ~1×10-10硬石膏4×10-13 ~2×10-8页岩1×10-13 ~2×10-9结晶岩：渗透系数（m/s）：渗透性玄武岩4×10-7 ~2×10-2玄武岩2×10-11 ~ 4.2×10-7花岗岩 3.3×10-6 ~ 5.2×10-5辉长岩 5.5×10-7 ~ 3.8×10-6裂隙化火山变质岩8×10-9 ~3×10-4。
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。
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。
关于渗透系数k值经验公式的讨论
关于渗透系数k值经验公式的讨论
介绍渗透系数
渗透系数是土木工程中应用最广泛的一个参数，它主要用于衡量土壤对水的吸收能力。
渗透系数的值越大，表明土壤对水的吸收能力越强。
采用渗透系数来分析不同类型的土壤，可以有效地控制土壤水的流失、泄洪和滞洪等问题，是土木工程的重要参照物。
渗透系数K值主要受土壤成分、土层厚度、土体及土壤渗透质结构等因素影响。
一般来说，土壤渗透系数可以用下列经验公式来确定：K=A*exp(-E/RT)；其中，A、E和R分别表示渗透系数的排水容量、表面活化能和气体常数。
渗透系数是影响土壤水力学性质的一个重要参数，也是土壤质量评估的关键因素。
它主要是用来确定土壤颗粒的混合度和渗透性的，对于土壤的稳定性、排水性、运输性能等均有重要意义。
因此，在设计和建设土木工程时，必须综合考虑不同土壤的渗透系数。
在现实界，渗透系数K值经验公式不能完全覆盖所有土壤类型。
大多数土壤
工程项目，都需要采取正确的测试措施，才能获得准确的K值经验公式。
总的来说，渗透系数K值经验公式是土木工程中应用最广泛的一个参数，可
有效地控制土壤水的流失、泄洪和滞洪等问题，但K值的准确性仍有待改善。
而
正确的测试措施，也是尽可能获得准确K值经验公式的有效手段。
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一、土层渗透系数
土层渗透系数K的经验值
土质名称 K(m/d) 土质名称K(m/d)
高液限黏土 <0.001
砂细1～5
黏土质砂 0.001～0.05 中5～20
含砂低液限黏土 0.05～0.10 粗 20～50
含砂低液限粉土 0.10～0.50 砾类土 50～150
低液限黏土（黄土） 0.25～0.50 卵石 100～500
粉土质砂 0.5～1.0 漂石（无砂质充填） 500～1000
按土质颗粒大小的渗透系数K经验值
土质名称 K(m/d) 黏土质粉砂 0.01～0.074mm颗粒多数 0.5～1.0
均质粉砂 0.01～0.074mm颗粒多数 1.5～5.0
黏土质细砂 0.074～0.25mm颗粒多数 1.0～1.5
均质细砂 0.074～0.25mm颗粒多数 2.0～2.5
黏土质中砂 0.25～0.5mm 颗粒多数 2.0～2.5
均质中砂 0.25～0.5mm颗粒多数 35～50
黏土质粗砂 0.5～1.0mm颗粒多数 35～40
均质粗砂 0.5～1.0mm颗粒多数 60～75
砾石100～125
二、计算渗水量
缺水文地质资料计算渗水量：Q=F1q1+ F 2q2
式中：F1—基坑底面积，m2
q1—基坑每平方米底面积平均渗水量，m3/h
F 2—基坑侧面积，m2
q2—基坑每平方米侧面积平均渗水量，m3/h
q1基坑每平方米底面积平均渗水量，m3/h
序号土类土的特征及粒径渗水量m3/h
1 细粒土质砂、松软粉质
土
基坑外侧有地表水，内侧为岸边干地，土的天然
含水量<20%，土粒径<0.05mm
0.14～0.18
2 有裂隙的碎石岩层、较
密实的粘质土
多裂隙透水的岩层，有孔隙水的粘质土层 0.15～0.25
3 黏土质砂、黄土层、紧
密砾土层
细砂粒径0.05～0.25mm，大孔土质量800～
950kg/m3, 砾石土孔隙率在20%以下
0.16～0.32
4 中粒砂、砾砂层砂粒径0.25～1.0mm，砾石含量在30%以下，平
均粒径10mm以下
0.24～0.8
5 粗粒砂、砾石层砂粒径1.0～2.5mm，砾石含量在30～70%，平均
最大粒径150mm以下
0.8～3.0
6 砾卵砂、砾卵石层砂粒径2.0mm以上，砾石、卵石含量在30%以上
（泉眼总面积在0.07m2以下，泉眼直径在50mm
以下）
2.4～4.0
7 漂石、卵石土有泉眼或
砂砾石有较大泉眼
石粒径平均直径50～200mm，或有个别大弧石在
0.5 m3以下（泉眼总面积在0.15m2以下，泉眼直
径在300mm以下）
4.0～8.0
8
砾石、卵石、漂石、粗
砂、泉眼较多
>8.0 表中渗水量：无地表水时用下限；地表水深2～4m，土中有孔隙时用中限；地表水
深大于4m，松软土时用上限。
q2 基坑每平方米侧面积平均渗水量，m3/h
1 敞口放坡开挖基坑或土围堰按上表同类土质渗水量20～30%计
2 石笼填土心墙围堰按上表同类土质渗水量10～20%计
3 挡土板或单层草袋围堰按上表同类土质渗水量10～20%计
4 钢板桩、沉箱及混凝土支护坑壁按上表同类土质渗水量0～5%计
5 竹笼围堰按上表同类土质渗水量15～30%计
三、水泵的选择
1、设备总排水量=1.5倍渗水量，
如水泵安装在静水位以下时，则设备总排水量=2倍渗水量
2、每台水泵排水量
设备总排水量 = 1.5倍渗水量时，每台水泵排水量 < 0.5倍渗水量
设备总排水量 = 2倍渗水量时，每台水泵排水量 < 渗水量
常用离心单级水泵的流量，用下式估算：渗水量= 0.79 D2 (m3/h)
其中D为水泵进口直径，cm
3、水泵类型：渗水量< 20 (m3/h )，用膜式水泵、手压水泵、离心水泵或潜水泵；渗水量在20～60 (m3/h ) 时，用膜式水泵、离心水泵或潜水泵；渗水量> 60 (m3/h ) 时，用离心水泵。