[科普中國]-野外滲透系數(shù)

野外滲透系數(shù)是現(xiàn)場測定土體或巖體的滲透系數(shù)的原位試驗(yàn)。按方法特征可分為注水試驗(yàn)、抽水試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)；按水頭特征又可分為變水頭滲透試驗(yàn)和常水頭滲透試驗(yàn)。其中變水頭試驗(yàn)僅適用于飽和土層和滲透性較大的土層。對地下水位以上的土層可用注水試驗(yàn)，地下水位以下的土層可用抽水試驗(yàn)。在堅(jiān)硬及半堅(jiān)硬巖層中，地下水位距地表很深時(shí)，可用壓水試驗(yàn)評價(jià)巖層透水性。對粉砂及細(xì)砂，則可利用滲壓計(jì)測定滲透系數(shù)。

簡介滲透是液體在多孔介質(zhì)中運(yùn)動的現(xiàn)象， 表達(dá)這一現(xiàn)象的定量指標(biāo)是滲透系數(shù)。滲透系數(shù)的測定廣泛應(yīng)用于水利工程、 土木工程、 環(huán)境巖土工程等領(lǐng)域。國內(nèi)主要采用常水頭和變水頭滲透儀測定滲透系數(shù)。滲透試驗(yàn)是利用一些試驗(yàn)器具測定巖土的滲透系數(shù)的試驗(yàn)，分為室內(nèi)試驗(yàn)和野外測定試驗(yàn)兩大類。其中野外測定試驗(yàn)，又稱現(xiàn)場滲透試驗(yàn)，即在現(xiàn)場測定滲透系數(shù)的實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)場測定法主要有實(shí)測流速法（色素法、電解質(zhì)法、食鹽法）、注水法、抽水法（ 降低水位法：平衡法、不平衡法） 水位恢復(fù)法、試坑試驗(yàn)法、單環(huán)試驗(yàn)法、雙環(huán)試驗(yàn)法等。由于室內(nèi)試驗(yàn)測定滲透系數(shù)所需的原狀土，在取樣、運(yùn)輸、制樣等過程中不可避免地產(chǎn)生擾動，或者只能重塑土樣制備使用，且制樣后土體尺寸偏小，因此制成的土樣不能很好地反映原狀土的特性。與室內(nèi)試驗(yàn)相比，現(xiàn)場的原位試驗(yàn)在保持原狀土特性方面有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此所得到的試驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確。1

方法注水試驗(yàn)（injecting test）：測定含水層滲透系數(shù)的一種水文地質(zhì)試驗(yàn)。方法是向鉆孔（或水井）中連續(xù)不斷地注水，使孔內(nèi)保持一定的水位，根據(jù)注水量和水位抬高的關(guān)系計(jì)算含水層的滲透系數(shù)，其原理、觀測要求及計(jì)算方法與抽水試驗(yàn)類似。但抽水試驗(yàn)是在含水層中形成降落漏斗，而注水試驗(yàn)是形成反漏斗。適用于地下水位埋藏很深或缺乏抽水設(shè)備的情況下測定滲透系數(shù)。

抽水試驗(yàn)（pumping test）：測定含水層的水文地質(zhì)參數(shù)和水井或鉆孔出水能力的一種水文地質(zhì)試驗(yàn)。方法是利用提水工具在井孔中抽水，按一定時(shí)間間隔觀測井（或鉆孔）的涌水量，以及抽水井和觀測孔的水位降深。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)求出含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。分穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)和非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)兩種。穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)時(shí)，抽水的流量和水位降深必須到達(dá)穩(wěn)定，根據(jù)試驗(yàn)資料可求出含水層的滲透系數(shù)。非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)又分定流量抽水和定降深抽水兩種。根據(jù)不同水文地質(zhì)條件下的抽水試驗(yàn)，可分別求出含水層的導(dǎo)水系數(shù)、滲透系數(shù)、貯水系數(shù)、給水度和越流兇素等水文地質(zhì)參數(shù)。根據(jù)抽水孔和觀測孔的數(shù)目，又可分單孔抽水試驗(yàn)、多孔抽水試驗(yàn)和群孔抽水試驗(yàn)。

壓水試驗(yàn)（injecting test under pressure）：為了解和測試堅(jiān)硬巖石的裂隙發(fā)育程度和透水性的一種野外水文地質(zhì)試驗(yàn)。在一定水頭壓力作用下，將水壓入鉆孔中的某一段（通常長5 m）巖層內(nèi)，記錄壓入的水量，直至壓力和壓入水量在一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)間保持穩(wěn)定為止。根據(jù)這些資料可以計(jì)算出透水率（每分鐘在1 m高水頭壓入長度為1 m鉆孔內(nèi)的水量）。在水工建筑的工程地質(zhì)勘察中得到廣泛應(yīng)用。為驗(yàn)證灌漿設(shè)計(jì)和檢查整個(gè)灌漿系統(tǒng)的可靠性，可在灌漿作業(yè)開始時(shí)進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)；部分孔已灌漿后，為了檢查灌漿效果，則通過檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)，確定是否需要繼續(xù)插孔灌漿。2

滲透系數(shù)滲透系數(shù)又稱水力傳導(dǎo)系數(shù)（hydraulic conductivity）。在各向同性介質(zhì)中，它定義為單位水力梯度下的單位流量，表示流體通過孔隙骨架的難易程度，表達(dá)式為：κ=kρg/η，式中k為孔隙介質(zhì)的滲透率，它只與固體骨架的性質(zhì)有關(guān)，κ為滲透系數(shù)；η為動力粘滯性系數(shù)；ρ為流體密度；g為重力加速度。在各向異性介質(zhì)中，滲透系數(shù)以張量形式表示。滲透系數(shù)愈大，巖石透水性愈強(qiáng)。強(qiáng)透水的粗砂礫石層滲透系數(shù)>10米/晝夜；弱透水的亞砂土滲透系數(shù)為1～0.01米/晝夜；不透水的粘土滲透系數(shù)