王 卉

土在水頭差的作用下會引起滲透，一是滲漏，二是滲流。飽和土地基在建筑物荷載作用下產(chǎn)生壓縮（固結(jié)）變形需經(jīng)過一定時(shí)間才能穩(wěn)定，而經(jīng)歷時(shí)間的長短與滲透性直接有關(guān)。在分析飽和土地基沉降和時(shí)間的關(guān)系時(shí)，需要知道土的滲透性；開挖基坑時(shí)遇到地下水則需要根據(jù)土的滲透性估算涌水量，以配置排水設(shè)備，所有這些都離不開土的滲透性。對于砂性土和松散狀態(tài)的各種土樣，室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際測得的結(jié)果相差不大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性和參考性具有實(shí)際意義。而如果遇到堅(jiān)硬的老黏土，在室內(nèi)做變水頭滲透試驗(yàn)，按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）和《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）中的操作方法操作，老黏土室內(nèi)滲透試驗(yàn)不易滲水。鑒于此，有必要對黏性土室內(nèi)試驗(yàn)不易透水問題進(jìn)行原因分析。

一、滲透試驗(yàn)的目的

滲透試驗(yàn)是為測定土的滲透系數(shù)。滲透系數(shù)是工程設(shè)計(jì)與施工中選擇開挖工程排水、降水方法，計(jì)算斜坡穩(wěn)定、壩基滲流確定路堤、河堤斷面浸潤線位置、建筑物基礎(chǔ)揚(yáng)壓力等十分重要的指標(biāo)。土的滲透系數(shù)的大小表示土中水流過的難易程度。砂性土由于土的孔隙比大，較松散，水易通過流出，所以滲透系數(shù)就大；而粘性土由于土樣密實(shí)，孔隙比小，所以滲透系數(shù)就偏小。滲透系數(shù)是直接衡量土的透水性強(qiáng)弱的一個重要的指標(biāo)。滲透系數(shù)可以通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗(yàn)直接測定。

二、目前室內(nèi)滲透試驗(yàn)的方法

按《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）中的規(guī)定，室內(nèi)滲透試驗(yàn)的方法按其原理可分為兩大類，即常水頭法和變水頭法。常水頭法適用于透水性較大的無粘性土（滲透系數(shù)大于10-4cm/s）；變水頭法適用于透水性較小的粉土、粘性土（滲透系數(shù)小于10-4～10-7cm/s）。而變水頭試驗(yàn)又分為水平試驗(yàn)和垂直試驗(yàn)兩種，根據(jù)需要用環(huán)刀在垂直或平行于土樣的層面切取原狀試樣，并對土樣進(jìn)行充分飽和。在一定水頭差的作用下，靜置一段時(shí)間，待出水管口有水溢出時(shí)再開始進(jìn)行試驗(yàn)測定。室內(nèi)滲透試驗(yàn)對于黏性土，按《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）和《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999）中的規(guī)定在室內(nèi)做變水頭滲透試驗(yàn)，土樣安裝后，理論上說土樣經(jīng)飽和后，在一定壓力水頭差的作用下應(yīng)該會透水，因?yàn)橥翗又杏锌紫?。而?shí)際操作中，往往土樣數(shù)天后都不易透水，即便是透水，滲透系數(shù)也很小，甚至小于10-8cm/s。滲透試驗(yàn)的結(jié)果如果不準(zhǔn)確，對建筑物的安全會造成一定隱患。

三、黏性土不易透水原因分析

黏性土室內(nèi)滲透試驗(yàn)不易透水，有試驗(yàn)土樣自身的原因，也有客觀原因。如果天然土樣本身孔隙很小很密實(shí)，試驗(yàn)土樣安裝后，多日都不透水，也屬正?，F(xiàn)象。但是對于某些客觀原因造成的不易透水問題，就要認(rèn)真加以分析，排除一切客觀原因，提供科學(xué)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.試樣厚度、透水石及人為因素的影響

上述標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，滲透試驗(yàn)所使用的環(huán)刀內(nèi)徑要求為61.8mm，高度為40mm；從標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的環(huán)刀高度來看，滲透試驗(yàn)40mm的環(huán)刀高度，比一般做密度、直剪和壓縮試驗(yàn)等的環(huán)刀高度要多出20mm，其他試驗(yàn)所用環(huán)刀的高度均為20mm，環(huán)刀內(nèi)徑與其他的內(nèi)徑相同。由于滲透試驗(yàn)所用環(huán)刀的高度為40mm，試驗(yàn)土樣的厚度增加了一倍，試驗(yàn)水頭通過土體的滲徑長度也增加了一倍，終將影響到滲透系數(shù)。因此滲透試驗(yàn)環(huán)刀高度為40mm是影響試驗(yàn)結(jié)果的一個重要因素。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定透水石的滲透系數(shù)應(yīng)大于10-3cm/s，而在實(shí)際的操作中，由于透水石每天都在使用，細(xì)小土顆粒難免會堵塞透水石，即便是每天試驗(yàn)結(jié)束后都用專用工具清洗，也無法保證透水石的滲透系數(shù)始終大于10-3cm/s。因此透水石的透水性是影響滲透試驗(yàn)結(jié)果的重要因素，可以通過清洗、更換透水石等方法加以避免。

在開土過程中，滲透試驗(yàn)所選土樣的切削方法，標(biāo)準(zhǔn)中是有明確規(guī)定的，如果開土者不按標(biāo)準(zhǔn)要求切削土樣，勢必會造成土樣孔隙被堵塞和擾動，最終會影響到滲透系數(shù)。

2.土粒的大小、顆粒的級配、土的孔隙比及飽和度影響

土樣顆粒的粒徑愈粗，土粒的平均尺寸就愈大，土的滲透性就好；顆粒級配越是良好，土粒直徑不均勻，密實(shí)度增加，滲透系數(shù)就越小。土樣松散土的孔隙比大，土樣的透水性就好；反之，土樣密實(shí)土的孔隙比小，土顆粒的粒徑小，粘粒含量越大，土樣的透水性就越不好。土的孔隙比大小決定著滲透系數(shù)的大小，土樣的密實(shí)度增加，孔隙比就減小。土的飽和程度決定著土的滲透性，土樣飽和度越大，土樣越飽和，土樣就易透水；反之，土樣不飽和，土樣就不易透水。土的滲透性隨著飽和度的增加而增加。在實(shí)際操作中，對土樣按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求進(jìn)行飽和后，要測土樣飽和后的含水率、密度及飽和度，以確定土樣完全飽和。

3.土的組成、水溫、試驗(yàn)用水及水的粘滯性的影響

對于含粘土礦物的土體，土粒四周水膜厚度對滲透性的影響很大。水的粘滯性對滲透系數(shù)的影響也很大，水的粘滯性隨著水溫的升高而降低，水溫越低，水的粘滯性愈大，則滲透系數(shù)就越小。鑒于溫度對土的滲透系數(shù)影響很大，在做滲透試驗(yàn)時(shí)要測量水的溫度，按標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，溫度要高于室溫3℃～4℃。如果試驗(yàn)用水不經(jīng)脫氣或脫氣不徹底，在試驗(yàn)過程中會形成很厚的水膜，堵塞土中的孔隙，降低土樣的滲透性，從而影響土樣的滲透系數(shù)。

綜上所述，在找出了影響?zhàn)ば酝敛灰淄杆闹T多原因之后，現(xiàn)對試驗(yàn)土樣的厚度對試驗(yàn)結(jié)果的影響做進(jìn)一步的分析。同一土樣分別用不同環(huán)刀高度切取試驗(yàn)土樣，按規(guī)程中的要求分別切取40mm厚度和20mm厚度的試驗(yàn)土樣20組，分別安裝在滲透儀中，并對40組土樣進(jìn)行比對分析。由于篇幅有限，只列舉10個土樣的結(jié)果，如表1。

表1 黏性土不同土樣厚度室內(nèi)變水頭滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表1中滲透系數(shù)采用土樣的滲徑長度L分別為40mm和20mm計(jì)算求得。從表中可以看出，同一土樣，試驗(yàn)土樣的厚度不同，所得試驗(yàn)結(jié)果也有所不同。試驗(yàn)土樣厚度為20mm的平均滲透試驗(yàn)結(jié)果比40mm的數(shù)據(jù)要大，20mm厚的土樣3天以上不透水個數(shù)比40mm要少10%左右。

四、結(jié)語

影響土的滲透性的因素很多，找出影響土的滲透系數(shù)的因素十分必要。對于室內(nèi)滲透試驗(yàn)，試驗(yàn)所使用的環(huán)刀高度為40mm，筆者認(rèn)者認(rèn)為是影響試驗(yàn)透水性的一個主因素，是影響?zhàn)ば酝敛灰淄杆淖钪饕脑颍ㄗh盡快修訂《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）中對滲透試驗(yàn)所用環(huán)刀的高度要求。而在使用室內(nèi)滲透試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，對有爭議的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，要做進(jìn)一步的分析進(jìn)行篩選。黏粒含量小于15%的粘性土滲透系數(shù)小于10-6cm/s，黏粒含量大于30%的粘性土滲透系數(shù)大于10-5cm/s，這兩種情況都是有問題的，偏離了試驗(yàn)真值，需要有針對性地對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)上述影響滲透試驗(yàn)結(jié)果的各種因素，逐一對應(yīng)分析，找出造成滲透系數(shù)出現(xiàn)異常的原因，以提供更為科學(xué)和準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)■