土力学渗透实验

水泥土渗透系数试验记录实验目的：测定水泥土的渗透系数，以评估其渗透性能。

实验仪器和材料：1. 水泥土试样（规格为10cm × 10cm × 10cm）2.水桶3.水泵4.水位计5.计时器6.温度计7.表面积计算器8.数据记录表实验步骤：1. 制备水泥土试样：将适量水泥和水搅拌均匀，待其凝结成坚实的土体。

然后将土体切成规格为10cm × 10cm × 10cm的试样。

2.准备水桶：将水桶中注满水，并在水桶底部安放水泵，以保持试验过程中的恒定水位。

3.浸泡试样：将水泥土试样放置于水桶中，让其浸泡在水中20分钟以去除试样的孔隙空气。

4.实验开始：从浸泡完毕后的试样上表面测量初始水位，并记录下来。

然后启动水泵。

5.实验过程中，利用计时器测量时间，并测量试样上表面水位的变化。

每隔10分钟记录一次水位变化，一共记录6次。

6.实验结束：在最后一次记录完毕后，关闭水泵，记录试验结束时的水位，并停止计时器。

实验数据记录表：实验时间（分钟）初始水位（cm）水位变化（cm）温度（℃）01501015120151.53015240152.55015360153.5数据处理和结果分析：1.计算水位变化速率：根据水位变化的数据计算每10分钟的速率（水位变化值除以10）。

将速率记录在数据表中。

实验时间（分钟）初始水位（cm）水位变化（cm）速率（cm/min）温度（℃）0150101510.120151.50.15301520.240152.50.25501530.360153.50.352. 计算渗透系数：根据Darcy定律，渗透系数（K）可以通过下式计算得到：K=(Q*L)/(A*t*∆h)其中，Q表示流量，L表示试样厚度，A表示试样横截面积，t表示时间，∆h表示水位变化值。

假设试样厚度为10cm，横截面积为100cm²。

实验时间（分钟）初始水位（cm）水位变化（cm）速率（cm/min）温度（℃）0150101510.120151.50.15301520.240152.50.25501530.360153.50.35根据上述数据计算得到的渗透系数如下：K=(Q*L)/(A*t*∆h)=(0.1*10)/(100*10*1)=0.001结论：根据本次实验的结果分析，水泥土的渗透系数为0.001、这个结果表明水泥土的渗透性较低，即水泥土对水的渗透能力较差，水分难以通过其孔隙系统迅速传递。

教学内容设计及安排第一节达西定律【基本内容】渗透——在水位差作用下，水透过土体孔隙的现象。

渗透性——土具有被水透过的性能。

一、达西定律v =ki =k Lh或用渗流量表示为q =vA =kiA式中 v ――渗透速度，cm/s 或m/d ；q ――渗流量，cm 3/s 或m 3/d ；i =h /L ――水力坡降（水力梯度），即沿渗流方向单位距离的水头损失，无因次； h ――试样两端的水头差，cm 或m ； L ――渗径长度；cm 或m ；k ――渗透系数，cm/s 或m/d ；其物理意义是当水力梯度i 等于1时的渗透速度； A ――试样截面积，cm 2或m 2。

【注意】由上式求出的v 是一种假想的平均流速，假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行的。

水在土体中的实际平均流速要比达西定律采用的假想平均流速大。

二、达西定律的适用范围与起始水力坡降对于密实的粘土：由于结合水具有较大的粘滞阻力，只有当水力梯度达到某一数值，克服了结合水的粘滞阻力后才能发生渗透。

起始水力梯度――使粘性土开始发生渗透时的水力坡降。

(a ) 砂土 (b ) 密实粘土 (c )砾石、卵石粘性土渗透系数与水力坡降的规律偏离达西定律而呈非线性关系，如图（b ）中的实线所示，常用虚直线来描述密实粘土的渗透规律。

()b i i k v -= (2-3)式中 i b ――密实粘土的起始水力坡降；对于粗粒土中（如砾、卵石等）：在较小的i 下，v 与i 才呈线性关系，当渗透速度超过临界流速v cr 时，水在土中的流动进入紊流状态，渗透速度与水力坡降呈非线性关系，如图（c ）所示，此时，达西定律不能适用。

第二节 渗透系数及其确定方法【基本内容】一、渗透试验1．常水头试验常水头试验适用于透水性大（k >10-3cm/s ）的土，例如砂土。

常水头试验就是在整个试验过程中，水头保持不变。

试验时测出某时间间隔t 内流过试样的总水量V ，根据达西定律At LhkkiAt qt V === 即 hAtVL k =2．变水头试验粘性土由于渗透系数很小，流经试样的总水量也很小，不易准确测定。

粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨粗粒土渗透试验缩尺原则与方法探讨渗透试验是土力学实验中常用的试验方法之一，它用于研究土壤在水力作用下的渗透特性。

而对于粗粒土，其颗粒大小较大，渗透特性与细粒土有明显区别。

因此，针对粗粒土的渗透试验需要缩小试验尺度，以避免试验过程中颗粒间的重力损失影响各项渗透参数的精确测定。

本文就粗粒土渗透试验缩尺原则与方法进行探讨。

一、缩尺原则对于细粒土而言，由于颗粒间距较小，渗透试验可以采取相对较大的试验尺度。

而粗粒土则因颗粒较大，渗透孔径较小，容易使颗粒在孔道内移动，进而影响渗透特性的准确测定。

因此，对于粗粒土的渗透试验应视颗粒大小及粗细系数的不同，考虑采用适当的缩尺原则。

1.缩后深度缩尺试验时，缩小的尺度应当是线性尺度。

由于渗透试验涉及到孔隙水压的分布，因此渗透试验的缩小尺度需要考虑到孔间距离与孔径的比例。

我们可以通过 Klinkenberg 与 Kozeny 等关系式来计算孔径和孔间距离与粗细系数的比值。

孔径和孔间距离的比例越大，试验上运用的缩尺系数就应越小。

2.缩尺系数缩尺系数实质是一种比例关系，是指需要缩小尺度时，缩小前与缩小后的比值。

缩尺系数可以由几个因素来决定，如颗粒大小、颗粒形状和孔径大小等。

缩尺系数的确定需要通过试验、数据模拟来进行。

一般来讲，当颗粒大小和颗粒形状相似时，可以直接采用下列公式计算缩尺系数：λ = (D0 / D)²其中，D0 为原尺度试验时使用的直径，D 为缩后直径。

3.渗透速度计算缩尺后的试验数据需要还原到原有的尺度。

为了求得原有尺度下测量的渗透系数，需要用缩尺试验数据进行计算。

测定粗粒土的渗透速度时，可以通过Darcy公式来计算。

可根据下列公式计算原有尺度下渗透系数：kr （原始尺度下）= krK/λ²其中，krK 是缩尺试验的渗透系数，λ 是缩尺系数。

另外，如果试验数据足够充分，也可利用缩尺试验数据来得到原有尺度下的渗透系数。

文档来源为: 从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持3.2.2 尾矿的渗透特性影响上游法筑坝尾矿库安全稳定性的诸多因素中，尾矿库的渗流状态是最重要的因素之一。

只有深入分析尾矿库的渗流状态，才能确定合理的筑坝工程指标，选择合适的排渗方案，从而保证尾矿库的安全[65,73,74]。

目前，国内外对尾矿库进行渗流分析时很少考虑尾矿的渗透系数随填埋位置和时间的变化。

近代土力学的研究表明，土的渗透特性与土中孔隙的多少和孔隙的分布情况密切相关。

随着尾矿的排放，下部堆积尾矿的上覆土压力逐渐增加。

在上覆土压力的作用下，尾矿将逐渐排水固结，随着固结的进行，尾矿孔隙比逐渐减小，而孔隙比的减小必然引起渗透系数的变化。

堆积尾矿的渗透系数与上部固结压力和孔隙比之间存在何种关系是一个值得探讨的问题[75-76]。

本文通过室内试验的方法，研究不同固结压力和孔隙比条件下各类尾矿的渗透系数变化情况，从而为尾矿库渗流稳定性分析提供科学依据。

(1)固结—渗透联合测定装置说明①固结—渗透联合测定装置构造说明现有技术中进行土样渗透试验主要仪器为《土工试验方法标准》[68](GB/T50123-1999)中所述的“常水头渗透试验”中的常水头渗透仪和“变水头渗透试验” 中的变水头渗透仪。

上述仪器仅能进行单纯的渗透试验，但无法定量并均匀施加固结压力，因此很难精确得到孔隙比，导致试验数据不准确。

针对目前常见渗透试验装置存在的不足，为了减少同一试验中相同土样的制备数量和消除同一试验相同土样在制备过程中产生的误差，作者在70型渗透仪的基础上进行了合理改进，自行研制了固结—渗透联合测定装置，该装置不仅实现了定量、均匀施加固结压力，精确测定单一固结压力下的渗透系数的基本目的，而且实现了针对一个土样可以连续精确测定不同固结压力条件下土样的渗透系数，得到固结压力—孔隙比—渗透系数的定量变化规律，弥补了普通渗透装置由于无法定量、均匀施加固结压力，导致无法精确测定固结压力条件下土样的渗透系数，同时也不能连续测定不同固结压力下土样渗透系数的不足，提高了固结压力下渗透系数的测量精度而且大大减少了测定不同固结压力条件下土样渗透性的试验次数，该参数精度的提高使相关问题的研究更贴近实际。

一、实验目的1. 了解渗透实验的基本原理和操作方法。

2. 掌握测定土样渗透系数的方法。

3. 分析不同土样和不同条件下渗透系数的变化规律。

二、实验原理渗透实验是土力学中研究土体渗透性能的重要实验方法。

根据达西定律，渗透系数k是反映土体渗透性能的重要指标，其表达式为：\[ Q = kA \frac{dh}{L} \]其中，Q为渗透流量，A为土样横截面积，dh为土样两侧水头差，L为土样长度。

通过测定不同水头差下的渗透流量，可以计算出土样的渗透系数。

三、实验仪器与材料1. 渗透实验装置：包括渗透仪、土样、量筒、水头差计等。

2. 土样：选取不同土质、不同颗粒级配的土样。

3. 水源：清水。

四、实验步骤1. 将土样制备成圆柱形，并测量其直径和高度。

2. 将土样放入渗透仪中，调整水头差计，确保水头差稳定。

3. 记录初始时刻的渗透流量和土样两侧水头差。

4. 每隔一定时间，记录渗透流量和土样两侧水头差。

5. 绘制渗透流量与时间的关系曲线，并计算渗透系数。

五、实验数据及结果分析1. 实验数据| 时间（min） | 渗透流量（cm³/min） | 水头差（cm） || :----------: | :-------------------: | :----------: || 0 | 0.5 | 5 || 10 | 1.2 | 5 || 20 | 1.8 | 5 || 30 | 2.5 | 5 || 40 | 3.2 | 5 || 50 | 3.8 | 5 || 60 | 4.5 | 5 |2. 结果分析（1）从实验数据可以看出，土样的渗透流量随时间逐渐增大，说明土样具有一定的渗透性。

（2）绘制渗透流量与时间的关系曲线，可以看出渗透流量与时间呈线性关系，说明土样的渗透系数在一定时间内保持恒定。

（3）根据达西定律，可以计算出土样的渗透系数为：\[ k = \frac{Q}{A \frac{dh}{L}} = \frac{0.5}{\pi \times (5/2)^2\times 5} = 0.013 \, \text{cm/min} \]六、结论1. 通过渗透实验，掌握了测定土样渗透系数的方法。

土力学实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对土壤样本进行不同条件下的力学性质测试，从而掌握土壤的力学特性，为土木工程设计和施工提供依据。

二、实验原理。

土力学是研究土壤受力及变形规律的学科，通过实验可以获取土壤的强度、变形特性等参数。

本实验主要涉及三个方面的内容，一是土壤的抗剪强度，二是土壤的压缩特性，三是土壤的渗透特性。

三、实验材料与设备。

1. 实验材料，本实验使用的土壤样本为黏土和砂土。

2. 实验设备，包括直剪仪、压缩仪、渗透仪等。

四、实验内容与步骤。

1. 土壤抗剪强度测试，首先，取一定量的土壤样本，放入直剪仪中，施加不同的剪切荷载，记录土壤的抗剪强度参数。

2. 土壤压缩特性测试，将土壤样本放入压缩仪中，施加垂直荷载，观察土壤的压缩变形规律，获取土壤的压缩特性参数。

3. 土壤渗透特性测试，利用渗透仪对土壤进行渗透试验，测定土壤的渗透系数等参数。

五、实验结果与分析。

通过实验测试，我们得到了土壤样本的抗剪强度、压缩特性和渗透特性参数。

通过对这些参数的分析，可以得出土壤的力学性质，为工程设计和施工提供参考依据。

六、实验结论。

1. 土壤抗剪强度与剪切荷载呈正相关关系，不同类型的土壤具有不同的抗剪强度。

2. 土壤的压缩特性与垂直荷载呈正相关关系，土壤的压缩系数与土壤类型、含水量等因素有关。

3. 土壤的渗透特性与渗透试验条件、土壤类型等因素密切相关，不同土壤的渗透系数存在差异。

七、实验注意事项。

1. 在进行土壤抗剪强度测试时，要保证土壤样本的充分密实，避免空隙对测试结果的影响。

2. 在进行土壤压缩特性测试时，要注意控制压缩速率，避免过快或过慢导致测试结果的失真。

3. 在进行土壤渗透特性测试时，要保证渗透试验装置的密封性，避免外界因素对测试结果的干扰。

八、实验总结。

通过本次土力学实验，我们深入了解了土壤的力学性质，掌握了土壤力学参数的测试方法和分析技巧，这对于土木工程的设计和施工具有重要意义。

以上就是本次土力学实验的报告内容，希望对大家有所帮助。

砂土及粘土土样渗透系数测定一、实验内容：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。

本项目通过达西实验装置，采用实验室测定法进行实验研究。

本项目通过采集天然土样模拟工程样本土体，主要研究土样在不同的压实方式和配合比两种情况下，测定渗透系数k。

实验要求：1、选定沙土或粘土土样若干份，设定压实方式：2、根据测量资料，计算不同观测情况下的渗透系数K：3、提出观测沙石土样的渗透系数的计算公式。

二、实验设备名称：达西实验装置（如下图）：①-直立圆筒②-滤板③-溢水管④-出水管⑤-盛水容器（量杯）三、实验步骤：①、实验前期准备。

取足够多的粘土为土样。

将土样分为三组，分别采用碾压、夯实、振实三种方式对土样进行压实。

②、实验。

1、记录或测量直立圆筒直径D和两测压管的的安装高度差L。

2、在保持已制备好的土样结构的情况下，选取碾实方式的土样，将其小心地装入直立圆筒内。

3、打开自来水阀门，往试样内注水。

4、待注水后一段时间，直立圆筒内水位稳定时，用吸管对两测压管进行排气处理。

5、调节自来水管流速，保持直立圆筒内水位稳定。

6、待测压管中的水位稳定后，观测测压管的读数分别为H1 、H2。

7、用秒表计时，每隔时间T，记录量杯中水的质量M。

8、重复7步骤三次。

9、将碾实土样换成夯实土样、振实土样，重复1~ 8步骤。

10、整理实验仪器，处理实验数据并填写实验报告。

四、实验需要数据：直立圆筒至直径D、两测压管安装高度差L五、实验处理方法：1、体积法测流量：Q=V/T。

2、达西定律计算渗透系数：Q=kAJ。

3、分组平均法求渗透系数。

下面以压实方式为碾实为实例计算渗透系数K：直立圆筒直径D、两测压管安装高度差L、实验时间间隔T、三次实验质量M 1、M2、M3,，测压管水位分别为H1、H2。

1、如图4-12所示渗透试验装置，水平的圆形截面容器内装有砂土和黏土两种土样，它们的长度分别为12,L L ，如A 、B 两容器水面保持不变，水自左向右渗透土试样，总水头损失为h ∆，渗流过黏土与砂土的水头损失分别为12,h h ∆∆。

若水流经黏土和砂土的渗透系数分别为12,k k ，则12k k 等于多少？（答案：2112
h L h L ∆∆） 图4-12
2、如图4-7所示，土样的孔隙比是0.75，颗粒比重为2.68。

求渗透的水力梯度达到临界值时的总水头差。

（答案：24cm ）
3、某地基土层剖面如图所示，已知承压水头h=6m ，试求基坑开挖的最大深度H 而不发生流土。

（答案：6.82m ）
4、某常水头渗透试验装置如图所示，土样Ⅰ的渗透系数s cm k /2.01=，土样Ⅱ的渗透系数s cm k /1.02=，土样横截面积2200cm A =。

如果保持图中水位恒定，则该试验的流量应保持为下列哪个选项？
A ．s cm /0.103
B ．s cm /1.113
C ．s cm /3.133
D ．s cm /0.153
分析：虽然两个土样的渗透系数不一样，但流过两个土样的渗流流量应相等。

这个判断是关键，由此建立方程。

（答案：C ）。