水文地质学基础实验岩石渗透系数的测定授课教师：李泉岩石渗透系数的测定渗透是地下水流经多孔介质的一种运动形式。渗透系数是表征多孔岩石透水性能和与地下水运动有关的物理状态的一个参数，它是研究有关地下水在岩石空隙中渗透时的重要水理性质指标，也是进行各种水文地质计算的重要参数。
岩石渗透系数的测定渗透是地下水流经多孔介质的一种运动形式。渗透系数是表征多孔岩石透水性能和与地下水运动有关的物理状态的一个参数，它是研究有关地下水在岩石空隙中渗透时的重要水理性质指标，也是进行各种水文地质计算的重要参数。
岩石渗透系数的测定测定渗透系数的常用方法野外测定方法 室内测定方法抽水实验渗水实验压水实验达尔西仪测定戚姆仪测定卡明斯基管岩石渗透系数的测定野外测定渗透系数的方法能够比较客观的反映当时实际，精确度较高，但成本也较高。室内测定渗透系数的方法是选择野外一些代表点，取扰动土样，然后在室内用仪器进行试验，由于扰动土样与实际土之间差异较大，因此所测定的数据与实际数据之间也存在着差距。但是实验参数精读要求与工程要求相对应，我们无论做什么项目都有方案比选，
但工程对精读要求不高时，室内测定成为我们的首选，因为它的成本较低适合用于这样的工程或了解地区岩石的渗透能力等项目。
岩石渗透系数的测定实验目的：
1,验证达西定律。
2,岩石渗透系数 K是地下水运动的重要参数，
掌握 渗透系数的室内测定方法。
3,了解野外实地中 K值的测定方法。
岩石渗透系数的测定实验原理：
地下水在含水层中呈层流状态运动时，单位时间通过过水断面面积的流量为：
Q=KIω
岩石渗透系数的测定实验设备：
1．戚姆仪：外部是金属圆筒，底部密封，在高出筒底 2-5厘米处设有固定在筒壁上的金属网及纱网。金属圆筒侧壁有三个测压孔，每两个的间距为 10厘米，通过乳胶管连接测压孔和测压板上的玻璃管。根据测压板上刻度读取玻璃管中的水头高度。在测压孔对侧的上部有溢水孔，下部有出水孔（在装样时作为供水孔与供水管相连接）。
2．供水瓶：注意出水口处的密封，学生装好水后不要让学生再来回搬动，防止渗水或密封口破裂，当供水瓶不出水时打开瓶盖。
岩石渗透系数的测定实验设备：
3．量桶两个,500ml和 200ml.
4．水桶两个,一 个用来接溢水孔流出的长流水 ——
就是指当供水管改为从上部供水时要保证溢水孔流出的水不能停，而且水流不能过快；另一个水桶用来接调节管流出的水。
5．其它：秒表、直尺、捣棒、吸耳球、管夹、温度计等。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
1．检查设备连接：实验开始以前首先检查仪器设备是否齐全，并检查各管路连接是否接妥。将调节管与供水管连接，由仪器底部充水至纱网处，关闭止水夹。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(1)将土样装入金属园筒内的纱网上，每装 2-3厘米时，均用捣棒轻轻捣实，使其尽量接近天然状态下的结构。如果样品中含粘性土较多，应在纱网上加铺一层粗砂厚约 2厘米，防止实验时细料流失。
(2)每层土样装好捣实厚后，都要缓慢的打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，让土样逐渐侵湿饱和出现水膜，注意水面不要高出土样顶面，饱和后关闭管夹再装下一层。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(3)如此分层装入土样并饱和，直至土样刚超过上部测压孔 2厘米为止，然后在土样上部放一层厚约 1-2厘米的砾石层作为反滤层，
以防止供水时冲刷土样，待最后一层土样饱和后，继续使水位缓缓上升至溢水孔，但有水溢出时关闭止水夹。
(4)静置数分钟后，检查各测压管水头是否齐平，如不齐平说明土样中或测压管处有气泡需排出，各测压管内水位相差在 1－ 2毫米为准。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(5)提高调节管使其高于溢水孔，然后将调节管与供水管分开，并将供水管置于金属筒内，打开止水夹使水由上部注入金属圆筒。
(6)降低调节管口，使其位于土样上部三分之一处，造成水位差，水即渗过土样，经调节管流出。在渗流过程中应调节供水管夹，
使供水管流量略多于渗出水量，保证溢水孔始终有水流出，
并保持长水位。调节管一直要有水流出，出水口要固定，只是通过滑杆调节出水口高度，使水缓慢均匀的流处。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(7)测压管水位稳定后（ 5秒钟内测压管水位变动不超过 0.5毫米），记录测压管水位（读弯液面下缘，估读到 0.1厘米）。开动秒表，同时用量筒接取 1分钟渗透的水量，
调节管口不开没入水中。
(8)测定进水与出水的水温，取平均值。
(9)再次渗透：降低调节管管口至土样中部及下部三分之一处，
以改变水力坡度，重复以上观测，共调节三次水头同时观测三次并做记录完成以下的表格。
岩石渗透系数的测定记录及计算：
1,做出 Q-I的关系图
Q
I
岩石渗透系数的测定记录及计算：
2．渗透系数计算
(1)计算 Kt
(2) 计算水温在 100C时的渗透系数 K10
式中：
K10 ——— 水温在 100C时砂土的渗透系数；
Kt ——— 室温下的水温 t 0C时砂土的渗透系数；
μ10——— 水温在 10 0C时砂土的动力粘滞系数；
μt——— 室温下的水温 t 0C时砂土的动力粘滞系数。
10
10
t
tKK
岩石渗透系数的测定动力粘滞系数可根据下面的普阿杰里表查出
T0C μ T0C μ T0C μ T0C μ
0 0.0178 8 0.0139 16 0.0111 24 0.0093
1 0.0172 9 0.0135 17 0.0108 25 0.0091
2 0.0167 10 0.0131 18 0.0105 26 0.0089
3 0.0162 11 0.0127 19 0.0103 27 0.0087
4 0.0157 12 0.0124 20 0.0101 28 0.0085
5 0.0152 13 0.0120 21 0.0099 29 0.0083
6 0.0147 14 0.0117 22 0.0097 30 0.0081
7 0.0143 15 0.0114 23 0.0095
岩石渗透系数的测定
3.根据实验完成下面的表格试验次数时间 T
秒
(t)
水量 W
cm3
流量 Q
cm3/t
渗流速度
cm/t
测压管水位 cm 水位差 cm 水力坡度水温
t0C
渗透系数
Kt
cm3/t
渗透系数
K10
cm3/t
平均渗透系数
a b c a-b b-c
平均值
I
II
III
岩石渗透系数的测定实验误差分析 12
3
岩石渗透系数的测定渗透是地下水流经多孔介质的一种运动形式。渗透系数是表征多孔岩石透水性能和与地下水运动有关的物理状态的一个参数，它是研究有关地下水在岩石空隙中渗透时的重要水理性质指标，也是进行各种水文地质计算的重要参数。
岩石渗透系数的测定测定渗透系数的常用方法野外测定方法 室内测定方法抽水实验渗水实验压水实验达尔西仪测定戚姆仪测定卡明斯基管岩石渗透系数的测定野外测定渗透系数的方法能够比较客观的反映当时实际，精确度较高，但成本也较高。室内测定渗透系数的方法是选择野外一些代表点，取扰动土样，然后在室内用仪器进行试验，由于扰动土样与实际土之间差异较大，因此所测定的数据与实际数据之间也存在着差距。但是实验参数精读要求与工程要求相对应，我们无论做什么项目都有方案比选，
但工程对精读要求不高时，室内测定成为我们的首选，因为它的成本较低适合用于这样的工程或了解地区岩石的渗透能力等项目。
岩石渗透系数的测定实验目的：
1,验证达西定律。
2,岩石渗透系数 K是地下水运动的重要参数，
掌握 渗透系数的室内测定方法。
3,了解野外实地中 K值的测定方法。
岩石渗透系数的测定实验原理：
地下水在含水层中呈层流状态运动时，单位时间通过过水断面面积的流量为：
Q=KIω
岩石渗透系数的测定实验设备：
1．戚姆仪：外部是金属圆筒，底部密封，在高出筒底 2-5厘米处设有固定在筒壁上的金属网及纱网。金属圆筒侧壁有三个测压孔，每两个的间距为 10厘米，通过乳胶管连接测压孔和测压板上的玻璃管。根据测压板上刻度读取玻璃管中的水头高度。在测压孔对侧的上部有溢水孔，下部有出水孔（在装样时作为供水孔与供水管相连接）。
2．供水瓶：注意出水口处的密封，学生装好水后不要让学生再来回搬动，防止渗水或密封口破裂，当供水瓶不出水时打开瓶盖。
岩石渗透系数的测定实验设备：
3．量桶两个,500ml和 200ml.
4．水桶两个,一 个用来接溢水孔流出的长流水 ——
就是指当供水管改为从上部供水时要保证溢水孔流出的水不能停，而且水流不能过快；另一个水桶用来接调节管流出的水。
5．其它：秒表、直尺、捣棒、吸耳球、管夹、温度计等。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
1．检查设备连接：实验开始以前首先检查仪器设备是否齐全，并检查各管路连接是否接妥。将调节管与供水管连接，由仪器底部充水至纱网处，关闭止水夹。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(1)将土样装入金属园筒内的纱网上，每装 2-3厘米时，均用捣棒轻轻捣实，使其尽量接近天然状态下的结构。如果样品中含粘性土较多，应在纱网上加铺一层粗砂厚约 2厘米，防止实验时细料流失。
(2)每层土样装好捣实厚后，都要缓慢的打开管夹，使水由仪器底部向上渗透，让土样逐渐侵湿饱和出现水膜，注意水面不要高出土样顶面，饱和后关闭管夹再装下一层。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(3)如此分层装入土样并饱和，直至土样刚超过上部测压孔 2厘米为止，然后在土样上部放一层厚约 1-2厘米的砾石层作为反滤层，
以防止供水时冲刷土样，待最后一层土样饱和后，继续使水位缓缓上升至溢水孔，但有水溢出时关闭止水夹。
(4)静置数分钟后，检查各测压管水头是否齐平，如不齐平说明土样中或测压管处有气泡需排出，各测压管内水位相差在 1－ 2毫米为准。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(5)提高调节管使其高于溢水孔，然后将调节管与供水管分开，并将供水管置于金属筒内，打开止水夹使水由上部注入金属圆筒。
(6)降低调节管口，使其位于土样上部三分之一处，造成水位差，水即渗过土样，经调节管流出。在渗流过程中应调节供水管夹，
使供水管流量略多于渗出水量，保证溢水孔始终有水流出，
并保持长水位。调节管一直要有水流出，出水口要固定，只是通过滑杆调节出水口高度，使水缓慢均匀的流处。
岩石渗透系数的测定实验步骤：
2．填装土样：
(7)测压管水位稳定后（ 5秒钟内测压管水位变动不超过 0.5毫米），记录测压管水位（读弯液面下缘，估读到 0.1厘米）。开动秒表，同时用量筒接取 1分钟渗透的水量，
调节管口不开没入水中。
(8)测定进水与出水的水温，取平均值。
(9)再次渗透：降低调节管管口至土样中部及下部三分之一处，
以改变水力坡度，重复以上观测，共调节三次水头同时观测三次并做记录完成以下的表格。
岩石渗透系数的测定记录及计算：
1,做出 Q-I的关系图
Q
I
岩石渗透系数的测定记录及计算：
2．渗透系数计算
(1)计算 Kt
(2) 计算水温在 100C时的渗透系数 K10
式中：
K10 ——— 水温在 100C时砂土的渗透系数；
Kt ——— 室温下的水温 t 0C时砂土的渗透系数；
μ10——— 水温在 10 0C时砂土的动力粘滞系数；
μt——— 室温下的水温 t 0C时砂土的动力粘滞系数。
10
10
t
tKK
岩石渗透系数的测定动力粘滞系数可根据下面的普阿杰里表查出
T0C μ T0C μ T0C μ T0C μ
0 0.0178 8 0.0139 16 0.0111 24 0.0093
1 0.0172 9 0.0135 17 0.0108 25 0.0091
2 0.0167 10 0.0131 18 0.0105 26 0.0089
3 0.0162 11 0.0127 19 0.0103 27 0.0087
4 0.0157 12 0.0124 20 0.0101 28 0.0085
5 0.0152 13 0.0120 21 0.0099 29 0.0083
6 0.0147 14 0.0117 22 0.0097 30 0.0081
7 0.0143 15 0.0114 23 0.0095
岩石渗透系数的测定
3.根据实验完成下面的表格试验次数时间 T
秒
(t)
水量 W
cm3
流量 Q
cm3/t
渗流速度
cm/t
测压管水位 cm 水位差 cm 水力坡度水温
t0C
渗透系数
Kt
cm3/t
渗透系数
K10
cm3/t
平均渗透系数
a b c a-b b-c
平均值
I
II
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岩石渗透系数的测定实验误差分析 12
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