均质土坝坝体渗透系数测试方法.docx

均质土坝坝体渗透系数测试方法（任云峰孙瑞民）HYPERLINK"http://www.hwcc.com.cn"http://www.hwcc.gov.cn时间：2012-01-3110:48:14来源：华北水利水电学院学报HYPERLINK"javascript:reFont()"放大HYPERLINK"javascript:resizeFont()"缩小HYPERLINK"javascript:printPage();"打印摘要:均质土坝坝体分层碾压，使坝体土层具有各向异性，坝体渗透系数kh，kv值相差较大．通过对室内试验和现场原位试验渗透系数测试方法的分析与讨论，认为现行规程、规范推荐的测试方法对均质土坝坝体渗透性测试存在较大误差，不适应于大坝二维、三维渗流分析要求，提出了联合测试渗透系数法，并给出了计算公式．
关键词:渗透系数;注水试验;均质土坝;各向异性
MeasuringMethodforPermeabilityofHomogeneousEarth-filledDam
RENYun-feng1，SUNRui-min2
Abstract:Homogeneousearth-filleddamrolledbythebedded-earthmethod，itsearthlayerhasanisotropy，thedifferencebetweenthepermeabilitykhandkvisbig．Throughanalyzingofpermeabilitymeasuringmethodfromindoorandfieldinsitutest，theresultsweregainedthatthemeasuringmethodsforpermeabilityfromappliablecodesandstandardsexistbiggererror，anddon’tsuitforanalyzing2Dand3Dpermeabilityofdams．Thejointtestmethodwasputforward，andtheformulasweregiven．
Keywords:permeability;waterinjectiontest;homogeneousearth-filleddam;anisotropy
均质土坝坝体分层碾压，使坝体土层具有各向异性，不同的碾压方法使坝体土层的kh/kv=2～30，有时更大［1］．近年来，计算机和有限元等数值分析方法的发展，已开发出不少二维、三维渗流计算程序，大坝渗透计算更方便、快捷，也对渗透系数测试提出了更高要求．测试方法选取的正确与否，直接关系渗透系数的精度和工程设计的安全与投资．
现有的渗透系数测试方法主要有2类:室内试验和现场原位试验．现场试验又分为试坑注水和钻孔注水2类．室内试验方法具有方便、快捷、工作量小、试验条件好、可直接测得土样的渗透系数kh，kv等优点，但土样尺寸小，易扰动，代表性差．现场试验中的钻孔注水试验具有适应性强、代表性好、但劳动强度大，只能测得土层平均渗透系数k．
有关不同岩土类、岩土样采取与制备、体积含水率、基质吸力、围压、高水头、尺度效应等对渗透系数影响方面的研究较多，但对于均质各向异性土层渗透系数的准确测试方法研究较少．韦港，闫宇［2］对注水试验方法进行了研究，认为该方法不适合均质土坝坝体渗透性测试．吴世余，李宏［3］研究了均质各向异性土层中轴对称渗流问题，并推导出了渗流量计算公式．
笔者通过对室内试验和现场钻孔注水试验2种方法的分析，认为采用2种方法联合测试均质土坝坝体渗透系数kh，kv，可行又准确，对均质土坝的除险加固既具有理论价值又具有社会效益．
1试验方法
室内试验方法按照文献［4］的规定，对粘性土试样进行变水头渗透试验，根据公式(1)求得土样渗透系数

式中:a为变水头管截面积;l为渗径;h1为开始时水头;h2为终止时水头;A为试样断面面积;t为时间．
文献［5］第5．1．1条规定常水头注水试验适用于渗透系数比较大的壤土、粉土、砂土和砂卵石层，第6．1．1条规定降水头注水试验适用于地下水位以下粉土、粘性土层或渗透系数较小的岩层．而在条文说明中阐述为:对于渗透系数比较小的岩土层，采用常水头注水试验时间较长，采用降水头注水试验可以缩短试验时间．因此，若时间允许，也可采用常水头注水试验测试渗透系数较小的岩土层．
若试段位于地下水位以下，钻孔套管下至孔底，当采取孔底进水方式时，形状系数A=5.5r，则渗透系数

若试段位于地下水位以上，且50＜H/r＜200，H≤l，孔内不下套管或部分下套管，试验段裸露或下花管，当采取孔壁和孔底同时进水时，形状系数A=，其中，l/r＞8;m=，则渗透系数

式中:Q为注入流量;H为试验水头