渗流-沉速相关性试验

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渗流-沉速相关性试验

作者：金跃郎张琪成诚冒小丹谢立全

来源：《科技传播》2011年第19期

摘要土壤中水的渗流及土体沉降均为土力学中的关键科学问题，将二者联系起来，可对其水土作用内在规律有着更为深刻的把握。利用专门试验设备，对同一种土体，展开渗流和沉速试验与分析，结果表明土体渗流特征与土颗粒沉降速度存在一定的关联度：单一粒径相同种类的砂，在孔隙比相同或者相近时，其粒径越大，沉降速度越大，渗透系数也越大，在试验数据基础上总结了沉降速度与渗透系数的关系式，提出利用土体颗粒沉降速度来推求渗透系数的方法与理念。研究结果对土体渗流研究将有着重要的理论研究价值和实用性。

关键词渗流；沉降；渗透系数；试验；关联分析

中图分类号TU7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）52-0176-02

渗流是隧道工程、基坑工程和大坝等水利工程中的主要灾害类型之一，分布相当普遍。近些年来，基坑塌方、隧道渗水，甚至溃坝等工程事故并不少见，给人民的生命财产安全造成了极大的损失，在社会上造成了广泛的恶性影响。通过对这些工程事故的调查发现，大多数工程事故的发生都是由于地下水的渗流和土体沉降导致，更深层次的原因在于土壤的渗透性和水中土的沉降难以合理监测和把握。

表征土颗粒在水中运动的物理量为沉降速度，表征水在土中渗流运动的物理量为渗透系数。土颗粒在水中的沉速与土自身的性质息息相关，包括土颗粒粒径的大小、颗粒形状、边界条件、含沙浓度、矿物成分等。渗透系数是综合反映土体渗透能力的一个指标，渗透系数与土粒径大小与级配、孔隙比、矿物成分、饱和度等有关，其数值的正确确定对渗透计算有着非常重要的意义。因此，在实际工程中，施工场地附近土体的渗透系数是设计部门和施工部门最为关心的数据。然而由于土体的复杂性和施工场地的局限性，其渗透系数往往并不便于快速、精确测得，采用取样带回试验室测量的方法容易对土体造成扰动，导致试验所得的数据与真实渗透系数存在较大的差异，而在大坝等水利工程的施工现场，原位测试技术和现场抽水试验方法也很难实现。因此，怎样通过现有手段，较为快速、精确、方便的测出工地现场土体渗透系数就成为需要解决的问题。针对该问题，需通过进行一系列试验研究，对不同粒径土颗粒进行沉降与渗流试验，对结果进行比对，以期获得两者之间的关联度。

图1沉速试验装置

1 试验原理