土工布渗透系数试验作业指导书.docx
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土工布渗透系数试验作业指导书
1、依据标准
《土工布及其有关产品无负荷时垂直渗透特性的测定》GB/T15789—2005
2、范围
本方法规定了测定单层土工布及其相关产品的垂直渗透性能的两个试验方法：
恒水头法和降水头法本标准适用于任何类型的土工布,但不适用于含有膜类材料的复合土工布.
注:
如果土工布及其相关产品的总体渗透性能已经预先确定，为了控制材料的质量，可只测定50mm水头的流速指数.
3、职责
3。
1材料检测部是本作业文件的执行部门。
3。
2材料检测部负责人负责检测试验过程控制，负责编制检测试验报告。
3。
3技术负责人负责审核检测试验报告。
3.4材料检测部部门负责人负责检测试验过程资源配置。
3.5授权签字人批准检测试验报告。
4、仪器设备
4。
1恒水头法
4.1.1仪器夹持试样处的内径至少为50mm,并满足下列要求：
a）仪器可以设置的最大的水头差至少为70mm,并在试验期间可以在试样的两侧保持恒定的水头。
要有达到250mm的恒定水头的能力。
b）仪器夹持试样处的平均内径尺寸应已知,并至少精确到0.1mm。
试样过水外径应同仪器夹持试样处的内径相同。
在试样两侧，仪器的内径至少应在二倍内径的范围内保持恒定，避免直径的突然变化。
或者，水流可以充入直径至少为试样外径4倍的水槽中.在这种情况下,从土工布到水槽底部的距离至少为试样外径的1。
5倍。
如果产品有明显的图案,则这种图案在试样直径的范围内至少重复三次。
c）如有必要，为避免试样明显变形，要使用直径1mm的金属丝网格和（10±1）mm尺寸的筛网放置在试样的下面，以在试验期间支撑试样。
d）当仪器中无试样但有试样支撑网格时，在任何流速测定的水头差必须小于1mm.
4.1。
2水的供给、质量和调温：
a）水温宜在18℃～22℃。
注:
由于温度校正只同层流相关,如果流动状态为非层流，工作水温宜尽量接近20℃，以减小同不适当的修正系数有关的不准确性.
b）由于试样会截留气泡而影响试验，水不能直接从主给水处直接进入仪器.水最好要经过消泡处理或者从静止水槽中引入.水不宜连续重复使用.
c）水中的溶解氧不得超过10mg/kg。
溶解氧含量的测定在水进入仪器处实施。
d）如果水中的固体悬浮物明显可见，或者固体积聚于试样上或试样内而使流量随时间减少,要对水进行过滤处理。
4.1.3溶解氧的测定仪器或仪表，符合GB/T7489.
4.1.4秒表,精确到0。
1s。
4.1.5温度计，精确到0。
2℃。
4.1.6量筒,用来测定水的体积，精确到10cm3。
如果直接测量流速，测量表要校正准确到其读数的5％。
4.1.7测量施加水头的装置,精确到1mm。
4。
2降水头法
4。
2.1渗透仪器由两个相互连通竖直圆筒构成，圆筒的直径相等，直径最少50mm,并符合下列要求：
a）仪器至少要能达到250mm的水头。
注：
为达到至少250mm的水头，建议从更高的水头开始，因为开始时记录的水头值不能用来计算。
b）仪器平均内径尺寸应已知,并至少精确到0。
1mm。
试样过水外径应同仪器内径相同。
在试样两侧，仪器的内径至少应在二倍内径的范围内保持恒定。
在水头变化的范围内，直径要保持恒定。
应避免直径的突然变化。
c）如有必要，为避免任何可见变形，可使用直径1mm的金属丝网格和（10±1）mm尺寸的筛网放置在试样的下面，以在试验期间支撑试样。
d）当仪器中无试样而仅有试样支撑网格时，在任何流速测定的水头差不得小于1mm。
e）连接两个竖直圆筒的连通管的直径至少为圆筒直径的40％。
如果使用重力传感器法，应使用柔性连接。
4.2.2水的供给、质量和调温
a）水温宜在18℃～22℃。
注：
由于温度校正只同层流相关，如果流动状态为非层流，工作水温宜尽量接近20℃，以减小同不适当的修正系数有关的不准确性。
b）由于试样会截留气泡而引起问题,水不能直接从主给水处直接进入仪器。
水最好要经过消泡处理或者从静止水槽中引入。
仪器中的水要每天更换.
c）水中的溶解氧不得超过10mg/kg。
溶解氧含量的测定在水进入仪器处进行。
d）如果水中的固体悬浮物明显可见，或者固体积聚于试样上或试样内而使流量随时间减少，要对水进行过滤处理.
4.2。
3溶解氧的测定仪器，符合GB/T7489。
4.2.4水头变化测定装置，应能记录水头随时间的变化，水头精确到1mm,时间宜精确到0。
1s。
注1：
测定装置可以：
a）测定竖筒中重量的变化（精确到±1g）；
b）测定水压的变化（精确到±1Pa）；
c）用光学法（使用数字化视频设备读数）或超声波法测定水平面的变化。
注2：
建议自始至终使用模拟记录仪或计算机对连续的数据读数进行记录。
4.2.3温度计，精确到0.2℃。
5、试验方法
5.1恒水头法
5.1。
1在实验室温度下，置试样于含湿润剂的水中，轻轻搅动以驱走空气,至少浸泡12h。
湿润剂采用体积分数为0.1％的烷基苯磺酸钠.
5.1。
2将1个试样放置于仪器内,并使所有的连接点不漏水。
5.1。
3向仪器注水，直到试样两侧达到50mm的水头差。
关掉供水，如果试样两侧的水头在5min内不能平衡，查找仪器中是否有隐藏的空气,重新实施本程序。
如果水头在5min内仍不能平衡，应在试验报告中注明。
5.1.4调整水流,使水头差达到（70±5）mm,记录此值，精确到1mm.待水头稳定至少30s后，在固定的时间内,用量杯收集通过试样的水量，水的体积精确到10cm3,时间精确到秒。
收集水量至少1000mL或收集时间至少30s。
如果使用流量计，宜设置能给出水头差约70mm的最大流速。
实际流速由最小时间间隔15s的3个连续读数的平均值得出。
5。
1。
5分别在最大水头差的约0。
8，0。
6，0。
4和0。
2倍时，重复5.3。
4步骤,从最高流速开始，到最低流速结束。
注：
如果土工布及其相关产品的总体渗透性能已经预先确定，则为了控制材料的质量,只需测定在50mm水头差时的流速指数。
如果使用流量计，适用同样的原则。
5.1。
6记录水温，精确到0.2℃。
5。
1。
7对其余试样重复5。
1.2到5。
1.6进行试验。
5.2降水头法
5.2.1在实验室温度下，置试样于含湿润剂的水中，轻轻搅动以驱走空气，浸泡最少12h.湿润剂为体积分数为0。
1％的烷基苯磺酸钠。
5。
2.2将试样放置于仪器夹持试样处，确保所有连接点不漏水。
5.2。
3向仪器注水,直到试样两侧达到50mm的水头差.关掉供水,如果试样两侧的水头在5min内不能平衡，查找仪器中是否隐蔽有空气,重新执行本程序。
如果水头在5min内仍不能平衡，应在试验报告中注明.
5。
2。
4关闭阀门。
向仪器的降水筒注水,直到当阀门全开后可利用的水头差达到至少250mm.
5.2.5记录水温，精确到0.2℃.
5.2.6开启本方法的所用的全部仪器,打开阀门。
5。
2.7当水头差和流速回零时，试验终止。
注：
对于高渗透试样，由于惯性影响，在v＝0m/s时的水平面高度可能不相等。
在这种情况下，同v＝0m/s对应的水平面高度可以取作参考高度，以计算水头差。
5.2.8对其余的每个试样,重复5.2.2至5.2.7进行试验.
6、试验成果整理
6.1恒水头法
6。
1。
1按照式（6。
1。
1）计算20℃的流速v20（m/s）:
（6.1。
1—1）
式中：
—-水的体积，单位为立方米（m3）；
——20℃水温校正系数;
T-—水温，单位为摄氏度（℃）；
——试样过水面积，单位为平方米（m2）；
—-达到水的体积V的时间，单位为秒（s）。
如果流速
直接测定,温度校正按照式（6。
1。
1-2）：
（6.1。
1—2）
注：
单位为mm/s的流速
同单位为
的流量q相等。
6.1。
2对于每个试样，计算每个水头差H的流速
。
用水头差H对流速
作曲线，按照附录B对每个试样通过原点选择最佳拟合曲线，可以使用计算法或图解法。
在一张图上绘制5个试样的v—H曲线.
对于控制材料质量的目的，只需测定50mm水头差的流速值.
6.1。
3计算5块试样50mm或其他水头差的平均流速指数值及其变异系数值。
6。
1.4土工布垂直渗透系数是指单位水力梯度下,在垂直于土工布平面流动的水的流速，即：
（6。
1。
4—1）
式中：
——土工布垂直渗透系数，单位为毫米每秒（mm/s）;
-—垂直于土工布平面的水流速，单位为毫米每秒（mm/s）；
—-土工布试样两侧的水力梯度；
——土工布试样厚度，单位为毫米（mm）；
-—土工布试样两侧的水头差，单位为毫米（mm）。
土工布的透水率可按式（6。
1.4-2）计算：
（6。
1.4—2）
式中：
—-透水率，1/s；
—-垂直于土工布的水流速，单位为毫米每秒（mm/s）；
——土工布试样两侧的水头差，单位为毫米（mm）.
6。
2降水头法
6.2。
1在模拟图或计算机数据中间选择水平面区间，按照式（6。
2。
1-1）计算20℃时的流速v20（m/s）：
（6.2.1—1）
式中：
—-时间间隔内高水平面
和低水平面
之差，单位为米（m）；
——
和
之间的时间间隔，单位为秒（s）；
--20℃水温的修正系数。
水头差H（m）由式（6。
2.1—2）给出：
（6.2.1-2）
式中：
—-v=0m/s时的水平面高度。
和
——计算所依据的上、下水平面高度。
注:
单位为mm/s的流速v同单位为
的流量q相等。
6.2.2对5个试样中的每个试样，在每个曲线上至少5点对每个水头差H分别计算流速v。
注:
计算水头下降曲线时,建议时间间隔为实施试验的总时间的1/5至1/10。
参照附录B，用计算或图解法，对每个试样，用水头差H对流速v通过原点作曲线并选择最佳拟合曲线。
在一张图上绘制5个试样的v—H曲线。
6.2.3计算5块试样50mm或其他水头差的平均流速指数值及其变异系数值。
6。
2。
4土工布垂直渗透系数是指单位水力梯度下，在垂直于土工布平面流动的水的流速，即：
（6.2。
4—1）
式中：
—-土工布垂直渗透系数，单位为毫米每秒（mm/s）；
——垂直于土工布平面的水流速，单位为毫米每秒（mm/s）；
——土工布试样两侧的水力梯度;
——土工布试样厚度，单位为毫米（mm）；
——土工布试样两侧的水头差，单位为毫米（mm）。
土工布的透水率可按式（6。
2。
4-2）计算：
（6。
2。
4-2）
式中：
--透水率，1/s；
——垂直于土工布的水流速,单位为毫米每秒（mm/s）;
-—土工布试样两侧的水头差，单位为毫米（mm）。
6.3试验记录
表6。
3-1土工布渗透系数试验记录表（恒水头法）
试样：
试样过水面积：
产品编号:
实验室温度：
样品编号：
水头差
H/m
水量
V/m3
时间
t/s
水温
T/℃
修正系数
RT
流速
v20/（m/s）
流速计值
vT/（m/s）
试验人员试验日期
表6。
3-2土工布渗透系数试验记录表（降水头法）
试样：
试样过水面积：
产品编号：
实验室温度：
样品编号：
选择计算的水位区间
水平
高度
（v＝0）
水温
修正
系数
序号
上限
下限
h0/m
T/℃
RT
m
s
m/s
m
hu/m
tu/s
h1/m
t1/s
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
（7）
（8）
（9）
（10）
（11）
（12）
试验人员试验日期
附 录A
对水温20℃的修正系数的确定
（无量纲）
其中：
（
）
式中：
-—
℃的动态粘滞系数，单位为毫帕秒（
）;
-—水温，单位为摄氏度（℃）;
——20℃的动态粘滞系数，单位为毫帕秒（
）；
-—水温20℃的修正系数。
附 录B
水头差和流速之间的关系
水头差
同流速
之间的关系一般可用二次函数表示:
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