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关于卡明斯基仪测定毛细上升高度方法的讨论pdf

发布时间:2019-06-21 16:23 来源:未知 编辑:admin

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  第 0l期 (总第 380期) 吉 林 水 利 2014年 01月 [文章编号]1009—2846(2014)01—0021—03 关于卡明斯基仪测定毛细上升 高度方法的讨论 宣学丽。张燕君。白高峰 (石家庄经济学院,河北 石家庄 050000) [摘要]针对卡明斯基仪测定毛细高度方法在应用 中的一些 问题 。利用卡明斯基毛细仪原理 .进行 了测定毛细 上升高度的试验,确定渗透速度与毛细高度的关系,以及对 比不同粒径毛细高度达到稳定时渗透速度,结果表 明,随着渗透速度的减小。毛细高度减小,减小到一定数值时,毛细高度趋于稳定;不同粒径毛细高度达到稳 定时的渗透速度也不同 [关键词]卡明斯基仪 ;毛细上升高度 ;粒径 ;渗透速度 [中图分类号],I、r698.1+2 [文献标识码]B 以水的容重(水的容重等于 1g/em3),利用连通管测 1 前言 定毛细水上升高度的负压水柱等于支持下降水柱 高度的等压面原理测得 毛细水是包气带中水分的一种存在形式.在 试验过程中.当试样饱和.且表面水刚浸过试 地下水的入渗和蒸发过程 中毛细水带起着传递水 样的表面时.打开测压管水夹.随着测压管水位的 分的作用 .对地下水的水质水量有着较大的影响。 逐渐下降。管 内产生负压 。在负压的作用下,土样 因此 .毛细水的研究是包气带水的分布与运动研 中饱和 自由水,由大孔隙逐渐排出。随着测压管水 究的一个重要组成部分.对研究地下水的蒸发消 排出的越多。管 内形成的负压就越大。当测压管内 耗,土壤盐渍化改 良有着重要的意义[1J。 的负压与土柱 内的毛细力基本平衡时.此时测压 毛细水上升高度室内试验方法主要有直接观 管下降的刻度减去土柱的高度就为毛细水的上升 测法和卡明斯基毛细仪法。直接观测法直观、准 高度 确、可靠,对各种土都适用,但耗时较长、费用高, 特别是对颗粒极细的土壤 卡明斯基毛细仪法 比 3 试验材料与方法 直接观测法方便简捷。费用低。试验周期短。但局限 性很大嘲,这种方法在实际操作过程中,由于对排 3.1 试验材料 水速度的控制的不同,测得的毛细高度也不同。我 试验供水采用马里奥特瓶 自动供水.自上而 们主要针对这个 问题 .进行试验和分析 。为建立科 下供水 学合理的测定标准提供依据 土柱为高40em.内径为4.6em的PVC材质的 管材 。其底部铺有 3cm厚的反滤层,其上部为高 2 试验原理 35cm均质土样 .土样与反滤层间垫一层弹性较差 的纱网.避免上层土样进入到反滤层 。出现漏砂现 卡明斯基毛管仪的原理是根据土 中发生毛细 象 。 现象时.弯液面产生负压力使毛管中静水压力小 试验装置如下图 1: 于大气压力.其差值等于毛管水上升水柱高度乘 本次试验采用的土样 ,经过 自然风干 ,混匀, [收稿 日期]2013—11-27 [作者简介】宣学丽(1989一),女,甘肃 白银人,石家庄经济学院地质工程专业硕士研究生。 一 21— 吉林水利 关于卡明斯基仪测定毛细上升高度方法的讨论 宣学丽等 2014年 01月 马 图2 毛细高度与渗透速度 的关系 为了进一步验证渗透速度和毛细高度 的关 图 1 毛细高度测定试验装置 系 ,在相 同试验条件下 ,进行 了土柱 2(0.6— 使 用 自动 振筛 机 。以及 2.36—1.8ram.1.18— 0.3ram)的毛细高度试验 ,得到毛细高度与渗流速 0.6ram,0.6—0.3mm,0.3—0.15ram,0.15— 0.075mm 度的关系。如下图3: 的套筛进行筛分,选取 O.6—0.3mm,0.3—0.15mm 的两组粒径。土样 的物理参数测定结果 :土柱 1 (0.3—0.15ram)的含水量为 9.5%。干密度为 1.425 m;土柱 2(0.6—0.3mm)的含水量为 3.46%,干 密度为 1.469g/cm。 3.2 试验方法 取各粒组的土样 。装柱 。装柱时要分层捣实, 保证每个土柱的高度一致 。连接试验装置 ,注意各 个接 口的密封性,保证不漏水。试验开始先 由马里 奥特瓶供水 .待土柱表面浸湿 。开始排水。观察测 压管水位下降过程中的回跳现象.记下回跳时的 图3 毛细高度与渗流速度的关系 时间、测压管水位的高度以及测量排出水的体积。 土柱的毛细上升高度为h.利用下式: 由图3可以看出,随着渗透速度 V:的增大,毛 h=H2-Hl 细高度也增大,在渗透速度较小的范围内,测得的 式中:日,为土柱高度(本次试验土柱高度都为 毛 细高 度 趋 于稳定 .毛 细 上升 平 均高 度 为 35era);H 为回跳时测压管的读数。 19.42cm.相对偏差均小于 2%。 综上 .随着渗透速度的减小 ,毛细高度减小。 4 试验数据分析 减小到一定数值时,毛细高度趋于稳定。在测定毛 细高度过程中.土柱 内存在水动力条件。由于水流 4.1 毛细高度与渗透速度的关系 的滞后效应,对毛细高度产生影响,当渗透速度减 选择土柱 1(0.3—0.15mm),进行多次重复试 小到一定程度。滞后效应减弱.此时的毛细高度接 验 根据试验数据可得毛细高度与渗透速度的关 近理论值 系 。如下图2: 3-3 不同粒径下毛细高度稳定时的渗透速度 由图2可以看出,随着渗透速度V 的增大,毛 将粒径 0.3—0.15mm.粒径 0.6—0.3mm毛细 细高度逐渐增大.在渗透速度较小的范围内,测得 高度达到稳定时的渗透速度进行对 比.作出下图 的毛细高度趋于稳定 .毛细上升平均高度为 4: 24.68cm.相对偏差小于 3%。 由图4可 以看出.同一粒径毛细高度达到稳 一 22一 吉林水利 关于卡明斯基仪测定毛细上升高度方法的讨论 宣学丽等 2014年01月 4 结语与讨论 1)在利用卡明斯基仪测定毛细上升高度的试 验过程 中,随着渗透速度的减小,毛细高度减小 , 减小到一定数值时,毛细高度趋于稳定。为了保证 测定毛细高度的准确性.需要控制渗透速度尽量 小,趋近于 0,此时滞后效应的影响最小,毛细高度 接近理论值。 2)不同粒径的毛细高度达到稳定时的渗透速 度也不同.大粒径的渗透速度大于小粒径的渗透 图4 不同粒径毛细高度稳定时渗透速度的对 比 速度 .在试验过程 中,对不同的粒径需要控制不同 定时的渗透速度是不一样的.并且小粒径毛细高 的渗透速度 .对于如何确定准确的渗透速度或适 度达到稳定h:24.68cm的渗透速度小于大粒径毛 用的渗透速度范围,这个 问题还有待于进一步的 细高度达到稳定 =19.42cm 的渗透速度 。对于这 探讨。口 种测定毛细高度的方法.针对不同粒径需要控制 参考文献: 不同的渗透速度 .确定一个适用于这种方法的速 【l】王大纯,张人权.水文地质学基础M【】.北京:地质出版社。1995. [2l&Jg峰,竖管法和负水头法毛细,g_r-~c高度的比较研究[J】.山西 度范围.以保证试验 的准确性 建筑。2008。31(25):150. DiscussofthemethodforKaminskimeasuredcapillaryriseheight XuanXue-li,ZhangYan-jan,BaiGao-feng Abstract:Aim attheproblem oftheapplicationofKaminskimeasurecapillaryheightmethod,thearticleex· poundsthetestofcapillaryriseheightbasedontheprincipleofKaminskicapillary instrument,anddetermines therelationshipsbetweentheheightofthecapillary andpene~ ionrate,andpenetrationrateatsteadystateof differentsizecapillary high.rI1leresultsshow that,withthepenetrationratesreduced,thecapillaryheightde- creases;decreasestoacertainvalue,htecapillaryheighttrendstostable;thepenetrationspeeddifferentwhen differentparticleheightofcapillarytrendstostba le. Keyword:Kaminskiinstrument;capillaryriseheight;particlesize;seepagevelocity 一 23—

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