土工布渗透系数试验作业指导书文档格式.docx
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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。
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±
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℃。
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。
仪器中的水要每天更换。
溶解氧含量的测定在水进入仪器处进行。
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。
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。
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。
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)
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)
——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)
——透水率,1/s;
——垂直于土工布的水流速,单位为毫米每秒(mm/s);
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)
——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)
——v=0m/s时的水平面高度。
——计算所依据的上、下水平面高度。
单位为mm/s的流速v同单位为
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。
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)
土工布的透水率可按式(6.2.4-2)计算:
(6.2.4-2)
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)
产品编号:
选择计算的水位区间
水平
高度
(v=0)
修正
系数
序号
上限
下限
h0/m
m
s
m/s
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:
(
)
℃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
同流速
之间的关系一般可用二次函数表示: