TD50123-CSS型粗粒土水平渗透试验仪使用说明书

一、产品简介

TD50123-CSS型粗粒土水平渗透试验仪是依据GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》设计研发的专用试验设备，适用于粗粒土（如砂砾石、卵石等）的渗透特性测试。本仪器采用渗透水流由左向右的水平流动方式，主要用于测定粗粒土的渗透系数、干密度、孔隙率、渗透坡降及渗流流速等关键参数，为水利工程、土木工程等领域中粗粒土的渗透稳定性分析提供科学依据。

二、技术参数

三、仪器结构

本仪器由以下主要部件组成（其余辅助工具由实验室自行配备）：

机箱：承载试件桶、供水系统及控制组件的主体框架，提供稳定的试验平台。

试件桶：内径ф300mm、高600mm的圆柱形容器，用于装填粗粒土试样并形成水平渗透通道。

供水设备：包括不锈钢水箱（用于储存试验用水，支持常水头试验）、橡皮管（连接水箱与试件桶，输送水流）及提升架（用于精确调节水箱高度，控制水头差）。

量测设备：测压管（用于监测渗透过程中各测点的压力水头变化，分析渗透坡降）。

控制组件：按钮开关（含点动上升/下降、复位、启动等功能键）及高度设置面板（用于设定目标水位高度）。

四、操作说明

（一）控制面板功能操作

点动上升：按住此键，水位平台（供水箱）缓慢上升；松开后停止上升。

点动下降：按住此键，水位平台缓慢下降；松开后停止下降。

复位：按下此键，水位平台自动下降至下限位（初始位置）。

启动：按下此键，水位平台快速上升至预设的目标高度（需提前通过“高度设置”输入数值）。

高度设置：点击“设置高度”按钮，通过数字输入试验所需的水位高度值，确认无误后按“OK”保存设置。

温度标定：按下“温度标定”按钮，输入密码8888进入标定界面，根据实际环境温度输入当前温度值（用于修正温度对试验结果的影响）。

水位标定：按下“水位标定”按钮，输入密码8888进入标定界面，根据实际水位高度输入测量值（用于校准水位传感器的准确性）。

五、使用方法

（一）试样饱和（关键步骤：排除试样内空气）

装样后测量：试样装填完成后，使用游标卡尺或其他量具测量试样的实际厚度（高度）。

水头饱和法：采用无气水（若使用自来水，需提前静置曝气至少1天以减少溶解气体）作为试验用水，通过供水箱形成常水头。初始时使水箱水位略高于试样底面位置，随后缓慢提升水箱（每次提升1cm），待水箱水位与试样内水位齐平时暂停10分钟，再继续提升。随着水位上升，水从试件桶底部向右（水平方向）渗入试样，逐步排除内部空气。

测压管连接：水位上升过程中，同步接通对应的测压管（确保测压管与试样内部连通），实时监测水头变化。

排气注意事项：为避免水中气泡堵塞试样孔隙（影响渗透系数准确性），需保证试验用水温度不低于室温；若条件允许，可采用其他排气措施（如真空饱和辅助）。

（二）荷载施加（可选步骤）

若工程要求在试验过程中对试样顶面施加荷载（模拟实际工况），可通过上盖板对试样施加垂直压力（水平渗透仪通常通过上盖板传递荷载，具体根据实验室配套设备调整）。

（三）渗透试验参数设置

初始渗透坡降与递增值：根据试样中细粒含量初步判断渗透变形类型（如细粒含量高易发生管涌，细粒含量低易发生流土），并按以下原则设置：

管涌破坏：初始渗透坡降宜小（如0.02~0.03），递增值逐步增大（如0.05→0.1→0.15→…）；接近临界坡降时，递增值需进一步减小（如0.01~0.02）。

流土破坏：初始渗透坡降可适当提高（如0.05~0.1），递增值放大（如0.1→0.2→0.3→…）。

核心目标：既测得试样临近变形前的临界坡降，又确保数据准确可靠。

（四）试验流程

初始水头设置：提升供水箱，使水箱水面高出试件桶的溢水口（上进水口），形成稳定的常水头差，从而建立初始渗透坡降。

分级水头试验：

管涌土：第一级水头初始渗透坡降建议为0.02~0.03，后续按0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、1.0、1.5、2.0…梯度递增（接近临界坡降时递增值减小）。

非管涌土：初始渗透坡降可适当提高（如0.05~0.1），递增值可放大（如0.1→0.2→0.3…）。

数据监测：每升高一级水头后，静置30分钟至1小时，期间进行以下操作：测记各测压管水位（精确至毫米），并用量筒测读渗水量3次（每次间隔10~20分钟，取平均值）。

同步测量水温与室温（记录试验环境参数）。

观察并记录试验现象：水的浑浊程度（是否变浑）、是否冒气泡、细颗粒是否跳动/移动/被带出、土体是否悬浮或整体浮动、渗流量及测压管水位的变化趋势等（详细描述并记录于试验表格中）。

稳定判断与升级：若连续3次测得的水位及渗水量基本稳定（波动范围≤允许误差），且无异常现象（如细颗粒突发流失），则提升至下一级水头；否则需延长当前水头的观测时间。

试验终止：当出现以下情况之一时结束试验：

试样发生明显破坏（如管涌土中细颗粒大量流失，流土土体整体浮动或悬浮）；

水头无法继续增加（达到设备极限或试样完全饱和稳定）。

六、试验成果整理

试验数据的整理与分析应严格遵循GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》的相关要求，包括但不限于：

计算各级渗透坡降下的渗透系数（通过达西定律公式推导）；

确定临界坡降（管涌起始坡降）与破坏坡降（流土或整体失稳坡降）；

绘制渗透坡降-渗流量关系曲线、渗透坡降-测压管水位关系曲线等；

结合试验现象（如细颗粒流失位置、土体变形特征）综合判断粗粒土的渗透稳定性。

七、注意事项与维护

试验用水：优先使用无气水（或静置曝气后的自来水），避免水中溶解气体影响渗透系数准确性；水温需≥室温，减少温度对气泡析出的影响。

试样密封：确保试件桶与各连接部件（如测压管、供水管）密封良好，防止渗漏导致水头不稳定。

操作安全：操作按钮时避免用力过猛，防止设备损坏；水位提升过程中需缓慢调节，避免水压突变冲击试样。

清洁与保养：试验结束后，排空供水箱及管路内的积水，清理试件桶内残留土样，保持仪器表面无污渍；长期不用时，断开电源并覆盖防尘罩。

定期校准：定期对测压管、水位传感器及温度传感器进行校准（通过“水位标定”“温度标定”功能），确保数据准确性。