一种便捷式粗粒土原位渗透试验方法与流程

本发明涉及一种原位渗透试验方法，特别是涉及一种便捷式粗粒土原位渗透试验方法，属于土工试验技术领域。

背景技术：

粗颗粒土是指粒径大于0.075mm且小于60mm的颗粒。粗粒料作为土石坝重要的筑坝材料，对其渗透性能进行测定是保障大坝施工后安全运行的重要保障。根据《土工试验规程》（SL237-1999）和《水利水电工程钻孔注水试验规程》（SL345-2007），原位渗透试验通常采用试坑注水法，可分为单环注水试验和双环注水试验。

试坑单环注水试验适用于砂土、砂卵砾石土层，双环注水试验适用于粉土、黏性土层，对于粗粒土土层可采用单环注水试验测量渗透系数。

单环注水试验须先在碾压后的粗粒土层上开挖一个试坑，然后在试坑底部挖出注水坑放入单环，再用注水瓶向环中供水使环中水位保持不变，通过计量一定时间内供水瓶中渗入土层的水量推求土层渗透系数。

现场进行试坑注水试验操作十分复杂，在碾压后的粗粒土土层上开挖试坑费时费力，开挖的试坑与圆环难以很好贴合，容易在圆环周围形成渗透通道影响测量准确性。此外，试验时经常会出现圆环因碰到块石而难以压入粗粒土土层的问题。因此，设计出一种操作简单快速，避免在碾压后坚实的粗粒土土层上开挖试坑，并且能减轻对土体的扰动的原位渗透试验方法，具有显著的现实意义和工程价值。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种便捷式粗粒土原位渗透试验方法，不仅操作简单快速，而且测量精度高，可解决现有技术中现场试验操作复杂、开挖试坑费时费力且对土体扰动大、以及渗透圆环难以压入碾压后粗粒土土层等技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种便捷式粗粒土原位渗透试验方法，包括以下步骤：

1）碾压前，在松散的粗粒土土体上开挖试坑，将渗透圆环预埋到试坑中；

2）将土工织物紧贴渗透圆环的内壁放入环内，并使土工织物的四周外缘露出渗透圆环的上缘，再将松散的粗粒土土体回填到土工织物上直至回填土体与渗透圆环的上缘齐平；

3）按照实际工程相应的填筑标准进行碾压，使得渗透圆环被压入粗粒土土层中、土工织物的四周外缘露出地面；碾压完成后，将土工织物和土工织物上的回填土体一并拉出地面，形成渗透试验的测量面；

4）挖除渗透圆环的上缘外周一圈的经碾压粗粒土土体，用套环与渗透圆环的上缘外周相套接，套环与渗透圆环的上缘外周之间空隙填充上止水密封圈；

5）在地面架设支架，将支架架设于渗透圆环的上方，在支架上安放供水瓶，在渗透圆环的环底铺设砾石层；利用供水瓶向渗透圆环中供水，当供水瓶流出的水量达到稳定后，记录一段时间内供水瓶中的流量Q和渗透圆环的内环面积A，利用公式k=Q/A计算出土体渗透系数k。

本发明进一步设置为：所述渗透圆环为铁制圆环。

本发明进一步设置为：所述渗透圆环的环壁厚度不小于5mm、内环直径为25cm~50cm。

本发明进一步设置为：所述土工织物为土工布。

本发明进一步设置为：所述步骤4）中的挖除渗透圆环的上缘外周一圈的经碾压粗粒土土体，挖除土体深度为5cm。

本发明进一步设置为：所述套环的内环直径大于渗透圆环的外环直径3mm~5mm。

本发明进一步设置为：所述套环的内壁设置有凹槽，所述止水密封圈卡装在凹槽中。

本发明进一步设置为：所述凹槽为两圈。

本发明进一步设置为：所述止水密封圈为橡皮圈。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1、在施工现场可以快速进行渗透试验，操作简单，通过预埋渗透圆环从而避免后期试验时渗透圆环难以压入粗粒土土层的问题。

2、渗透圆环与粗粒土土层能够达到更好得贴合，避免了渗透圆环周围产生渗透通道。

3、可避免在碾压过后坚实的粗粒土土层上开挖试坑费时费力的问题，同时减少了对土体的扰动。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1是本发明实施例中将土工织物沿渗透圆环内壁放入的示意图；

图2是本发明实施例中预埋渗透圆环并进行碾压的示意图；

图3是本发明实施例中将套环与渗透圆环相套接的示意图；

图4是本发明实施例中套环的剖示图；

图5是本发明实施例中进行单环注水试验的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明提供一种便捷式粗粒土原位渗透试验方法，如图1至图5所示，包括以下步骤：

1）碾压前，在松散的粗粒土土体上开挖试坑，将渗透圆环1预埋到试坑中；其中，渗透圆环为铁制圆环，其环壁厚度不小于5mm、内环直径为25cm~50cm，所采用的渗透圆环1强度需确保其压入土体时不发生变形或者变形很微小。

2）如图1所示，将土工织物2（如土工布）紧贴渗透圆环1的内壁放入环内，并使土工织物2的四周外缘露出渗透圆环1的上缘，再将松散的粗粒土土体回填到土工织物上直至回填土体3与渗透圆环1的上缘齐平，如图2所示。

3）按照实际工程相应的填筑标准进行碾压，使得渗透圆环1被压入粗粒土土层4中、土工织物2的四周外缘露出地面；碾压完成后，将土工织物2和土工织物2上的回填土体3一并拉出地面，形成渗透试验的测量面。其中，所采用的土工织物2需具有一定的强度和柔性，以确保在拉出渗透圆环1时不断裂。

4）挖除渗透圆环1的上缘外周一圈附近沿纵向深度为5cm的经碾压粗粒土土体，用套环6与渗透圆环1的上缘外周相套接，套环6与渗透圆环1的上缘外周之间空隙填充上止水密封圈5，如图3所示，密封性好，可确保不漏水；其中，套环6的内环直径大于渗透圆环的外环直径3mm~5mm，套环6的内壁设置有两圈凹槽，所述止水密封圈为卡装在凹槽中的橡皮圈，如图4所示，通过凹槽的设置，进一步增强密封性和安装牢固性。

5）在地面架设支架8，将支架8架设于渗透圆环1的上方，在支架8上安放供水瓶7，在渗透圆环1的环底铺设砾石层9；如图5所示，进行单环注水试验，利用供水瓶7向渗透圆环1中供水，当供水瓶7流出的水量达到稳定后，记录一段时间内供水瓶7中的流量Q和渗透圆环1的内环面积A，利用公式k=Q/A计算出土体渗透系数k。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。