1、土工布及其有關產品無負荷時垂直滲透特性測定作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月1、依據標準土工布及其有關產品無負荷時垂直滲透特性的測定2、范圍本方法規定了測定單層土工布及其相關產品的垂直滲透性能的兩個試驗方法：恒水頭法和降水頭法本標準適用于任何類型的土工布，但不適用于含有膜類材料的復合土工布。注: 如果土工布及其相關產品的總體滲透性能已經預先確定,為了控制材料的質量,可只測定50mm水頭的流速指數。3、職責 3.1 材料檢測部是本作業文件的執行部門。3.2 材料檢測部負責人負責檢測試驗過程控制，負責編
2、制檢測試驗報告。3.3 技術負責人負責審核檢測試驗報告。3.4 材料檢測部部門負責人負責檢測試驗過程資源配置。3.5授權簽字人批準檢測試驗報告。4、儀器設備4.1 恒水頭法 儀器夾持試樣處的內徑至少為50mm，并滿足下列要求：a)儀器可以設置的最大的水頭差至少為70mm，并在試驗期間可以在試樣的兩側保持恒定的水頭。要有達到250mm的恒定水頭的能力。b)儀器夾持試樣處的平均內徑尺寸應已知，并至少精確到0.1mm。試樣過水外徑應同儀器夾持試樣處的內徑相同。在試樣兩側，儀器的內徑至少應在二倍內徑的范圍內保持恒定，避免直徑的突然變化。或者，水流可以充入直徑至少為試樣外徑4倍的水槽中。在這種情況下，從
3、土工布到水槽底部的距離至少為試樣外徑的1.5倍。如果產品有明顯的圖案，則這種圖案在試樣直徑的范圍內至少重復三次。c)如有必要，為避免試樣明顯變形，要使用直徑1mm的金屬絲網格和（101）mm尺寸的篩網放置在試樣的下面，以在試驗期間支撐試樣。d)當儀器中無試樣但有試樣支撐網格時，在任何流速測定的水頭差必須小于1mm。 水的供給、質量和調溫：a)水溫宜在1822。注：由于溫度校正只同層流相關，如果流動狀態為非層流，工作水溫宜盡量接近20，以減小同不適當的修正系數有關的不準確性。b)由于試樣會截留氣泡而影響試驗，水不能直接從主給水處直接進入儀器。水最好要經過消泡處理或者從靜止水槽中引入。水不宜連續重
4、復使用。c)水中的溶解氧不得超過10mg/kg。溶解氧含量的測定在水進入儀器處實施。d)如果水中的固體懸浮物明顯可見，或者固體積聚于試樣上或試樣內而使流量隨時間減少，要對水進行過濾處理。4.1.3 溶解氧的測定儀器或儀表，符合GB/T 7489。4.1.4 秒表，精確到0.1s。4.1.5 溫度計，精確到0.2。4.1.6 量筒，用來測定水的體積，精確到10cm3。如果直接測量流速，測量表要校正準確到其讀數的5。4.1.7 測量施加水頭的裝置，精確到1mm。4.2 降水頭法 滲透儀器由兩個相互連通豎直圓筒構成，圓筒的直徑相等，直徑最少50mm，并符合下列要求：a) 儀器至少要能達到250mm的
5、水頭。注：為達到至少250mm的水頭，建議從更高的水頭開始，因為開始時記錄的水頭值不能用來計算。b)儀器平均內徑尺寸應已知，并至少精確到0.1mm。試樣過水外徑應同儀器內徑相同。在試樣兩側，儀器的內徑至少應在二倍內徑的范圍內保持恒定。在水頭變化的范圍內，直徑要保持恒定。應避免直徑的突然變化。c)如有必要，為避免任何可見變形，可使用直徑1mm的金屬絲網格和（101）mm尺寸的篩網放置在試樣的下面，以在試驗期間支撐試樣。d)當儀器中無試樣而僅有試樣支撐網格時，在任何流速測定的水頭差不得小于1mm。e)連接兩個豎直圓筒的連通管的直徑至少為圓筒直徑的40。如果使用重力傳感器法，應使用柔性連接。4.2.
6、2 水的供給、質量和調溫a) 水溫宜在1822。注：由于溫度校正只同層流相關，如果流動狀態為非層流，工作水溫宜盡量接近20，以減小同不適當的修正系數有關的不準確性。b)由于試樣會截留氣泡而引起問題，水不能直接從主給水處直接進入儀器。水最好要經過消泡處理或者從靜止水槽中引入。儀器中的水要每天更換。c)水中的溶解氧不得超過10mg/kg。溶解氧含量的測定在水進入儀器處進行。d)如果水中的固體懸浮物明顯可見，或者固體積聚于試樣上或試樣內而使流量隨時間減少，要對水進行過濾處理。 溶解氧的測定儀器，符合GB/T 7489。 水頭變化測定裝置，應能記錄水頭隨時間的變化，水頭精確到1mm，時間宜精確到0.1
7、s。注1：測定裝置可以：a) 測定豎筒中重量的變化（精確到1g）；b) 測定水壓的變化（精確到1Pa）；c) 用光學法（使用數字化視頻設備讀數）或超聲波法測定水平面的變化。注2：建議自始至終使用模擬記錄儀或計算機對連續的數據讀數進行記錄。4.2.3 溫度計，精確到0.2。5、試驗方法5.1 恒水頭法 在實驗室溫度下，置試樣于含濕潤劑的水中，輕輕攪動以驅走空氣，至少浸泡12h。濕潤劑采用體積分數為0.1的烷基苯磺酸鈉。 將1個試樣放置于儀器內，并使所有的連接點不漏水。 向儀器注水，直到試樣兩側達到50mm的水頭差。關掉供水，如果試樣兩側的水頭在5min內不能平衡，查找儀器中是否有隱藏的空氣，重新
8、實施本程序。如果水頭在5min內仍不能平衡，應在試驗報告中注明。 調整水流，使水頭差達到（705）mm，記錄此值，精確到1mm。待水頭穩定至少30s后，在固定的時間內，用量杯收集通過試樣的水量，水的體積精確到10cm3，時間精確到秒。收集水量至少1000mL或收集時間至少30s。如果使用流量計，宜設置能給出水頭差約70mm的最大流速。實際流速由最小時間間隔15s的3個連續讀數的平均值得出。 分別在最大水頭差的約0.8，0.6，0.4和0.2倍時，重復步驟，從最高流速開始，到最低流速結束。注：如果土工布及其相關產品的總體滲透性能已經預先確定，則為了控制材料的質量，只需測定在50mm水頭差時的流速
9、指數。如果使用流量計，適用同樣的原則。 記錄水溫，精確到0.2。 對其余試樣重復5.1.2到5.1.6進行試驗。5.2 降水頭法 在實驗室溫度下，置試樣于含濕潤劑的水中，輕輕攪動以驅走空氣，浸泡最少12h。濕潤劑為體積分數為0.1的烷基苯磺酸鈉。 將試樣放置于儀器夾持試樣處，確保所有連接點不漏水。 向儀器注水，直到試樣兩側達到50mm的水頭差。關掉供水，如果試樣兩側的水頭在5min內不能平衡，查找儀器中是否隱蔽有空氣，重新執行本程序。如果水頭在5min內仍不能平衡，應在試驗報告中注明。 關閉閥門。向儀器的降水筒注水，直到當閥門全開后可利用的水頭差達到至少250mm。 記錄水溫，精確到0.2。開
10、啟本方法的所用的全部儀器，打開閥門。 當水頭差和流速回零時，試驗終止。注：對于高滲透試樣，由于慣性影響，在v0m/s時的水平面高度可能不相等。在這種情況下，同v0m/s對應的水平面高度可以取作參考高度，以計算水頭差。 對其余的每個試樣，重復5.2.2至5.2.7進行試驗。6、試驗成果整理6.1 恒水頭法6.1.1 按照式（6.1.1）計算20的流速v20（m/s）： （6.1.1-1）式中：水的體積，單位為立方米（m3）；20水溫校正系數；T水溫，單位為攝氏度（）；試樣過水面積，單位為平方米（m2）；達到水的體積V的時間，單位為秒（s）。如果流速直接測定，溫度校正按照式（-2）： （-2）注：
11、單位為mm/s的流速同單位為的流量q相等。6.1.2 對于每個試樣，計算每個水頭差H的流速。用水頭差H對流速作曲線，按照附錄B對每個試樣通過原點選擇最佳擬合曲線，可以使用計算法或圖解法。在一張圖上繪制5個試樣的v-H曲線。對于控制材料質量的目的，只需測定50mm水頭差的流速值。6.1.3 計算5塊試樣50mm或其他水頭差的平均流速指數值及其變異系數值。6.1.4 土工布垂直滲透系數是指單位水力梯度下，在垂直于土工布平面流動的水的流速，即： （-1）式中：土工布垂直滲透系數，單位為毫米每秒（mm/s）；垂直于土工布平面的水流速，單位為毫米每秒（mm/s）；土工布試樣兩側的水力梯度；土工布試樣厚度
12、，單位為毫米（mm）；土工布試樣兩側的水頭差，單位為毫米（mm）。土工布的透水率可按式（-2）計算： （-2）式中：透水率，1/s；垂直于土工布的水流速，單位為毫米每秒（mm/s）；土工布試樣兩側的水頭差，單位為毫米（mm）。6.2 降水頭法6.2.1 在模擬圖或計算機數據中間選擇水平面區間，按照式（）計算20時的流速v20（m/s）： （-1）式中：時間間隔內高水平面和低水平面之差，單位為米（m）；和之間的時間間隔，單位為秒（s）；20水溫的修正系數。水頭差H（m）由式（-2）給出： （-2）式中： v=0m/s時的水平面高度。和計算所依據的上、下水平面高度。注：單位為mm/s的流速v同單位
13、為的流量q相等。6.2.2 對5個試樣中的每個試樣，在每個曲線上至少5點對每個水頭差H分別計算流速v。 注：計算水頭下降曲線時，建議時間間隔為實施試驗的總時間的1/5至1/10。參照附錄B，用計算或圖解法，對每個試樣，用水頭差H對流速v通過原點作曲線并選擇最佳擬合曲線。在一張圖上繪制5個試樣的v-H曲線。6.2.3 計算5塊試樣50mm或其他水頭差的平均流速指數值及其變異系數值。6.2.4 土工布垂直滲透系數是指單位水力梯度下，在垂直于土工布平面流動的水的流速，即： （-1）式中：土工布垂直滲透系數，單位為毫米每秒（mm/s）；垂直于土工布平面的水流速，單位為毫米每秒（mm/s）；土工布試樣兩
14、側的水力梯度；土工布試樣厚度，單位為毫米（mm）；土工布試樣兩側的水頭差，單位為毫米（mm）。土工布的透水率可按式（-2）計算： （-2）式中：透水率，1/s；垂直于土工布的水流速，單位為毫米每秒（mm/s）；土工布試樣兩側的水頭差，單位為毫米（mm）。6.3 試驗記錄表6.3-1 土工布滲透系數試驗記錄表（恒水頭法）試 樣： 試樣過水面積：產品編號： 實驗室溫度： 樣品編號：水頭差H/m水量V/m3時間t/s水溫T/修正系數RT流速v20/(m/s)流速計值vT/(m/s)試驗人員試驗日期表6.3-2 土工布滲透系數試驗記錄表（降水頭法）試 樣： 試樣過水面積： 產品編號： 實驗室溫度： 樣品編號： 選擇計算的水位區間水平高度（v0）水溫修正系數序號上限下限h0/mT/RTmsm/smhu/mtu/sh1/mt1/s(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)試驗人員試驗日期附錄 A對水溫20的修正系數的確定（無量綱）其中： （）式中：的動態粘滯系數，單位為毫帕秒（）；水溫，單位為攝氏度（）；20的動態粘滯系數，單位為毫帕秒（）；水溫20的修正系數。附錄 B水頭差和流速之間的關系水頭差同流速之間的關系一般可用二次函數表示：
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