CN110082275A - 大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法 - Google Patents

Abstract

一种大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪,在支架上设置有底座，底座上依次设置有过渡筒、第一透水板、试验筒、集水筒、顶板，试验筒侧壁上间隔设置测压单元，测压单元与试验筒相连通，集水筒侧壁上设置有安装排水阀的排水管，排水管与量筒相连通，底座下部与进水管一端相连通，进水管上安装有进水阀，进水管另一端与压力罐相连通，压力罐与变频调节泵组相连通，压力罐与变频调节泵组之间的管道上设置有管网压力传感器，变频调节泵组与水箱相连通，管网压力传感器、变频调节泵组与PID调节器电连接；本实验装置及方法适用于测定粗粒土即粒径＞600mm的***石料和砂砾石料垂直渗透变形试验。

Description

大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法

技术领域

本发明属于水利水电工程施工装置及方法技术领域，具体涉及到一种大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法。

背景技术

建筑物土石坝在水利水电工程中主要起挡水作用，在土石坝设计中，首先要结合工程的实际要求，进行坝体渗流分析，可大大降低土石坝出现渗漏破坏现象。为了研究水在坝体填筑材料土体结构中渗流规律及特性，需要进行粗颗粒土的渗透变形试验，为设计提供坝体渗流稳定分析计算所需要的参数和选择合理的防渗布置类型。坝体填筑材料常见有***石渣料、砂砾石料等，这些材料具有颗粒粒径尺寸大、粒度范围广、密度大、空隙率大且不规则等特点，其渗透特性规律不同于一般的均质土颗粒材料。渗透系数综合反映了土体渗透特性，渗透坡降反映了土体整体结构抗渗能力，这两个技术指标需通过室内试验测定，目前室内测定粗粒土渗透试验所用渗透装置试料筒直径根据试料最大粒径确定，试验规程规定仪器内径应大于试样粒径d₈₅的5倍，当常规试验的仪器内径不能满足要求时，设计加工大直径的渗透变形仪，或根据试样情况，可对最大允许粒径以上的颗粒采取等量剔除法、等量替代法、相似级配法或混合法对试样进行缩尺处理，目前室内试验所用仪器尺寸规格主要是针对粗粒土(小于60mm的颗粒)设计，对大坝主堆石填筑料(通常Dmax≤800mm)渗透试验方法论述不明确，对于超径尺寸颗粒采取缩尺方法对渗透变形试验适用性尚有待于试验验证，剔除法和混合法在渗透试验缩尺中将大大改变细粒含量，而细粒部分恰好是影响渗透系数测定结果关键因素，因此这两种处理方法明显不适宜用于渗透试验；相似级配法尽管保持级配不均匀系数不变，但采用这种方法缩尺后的级配颗粒组成与原级配曲线差异较大，颗粒明显变细，细粒部分含量远大于原级配含量，用其所测定渗透系数明显减小，相差一个数量级，因此该方法也不合理；等量替代法，虽然采取了等量替代细粒部分含量措施保证试料细粒含量不变，但细粒部分不同颗粒尺寸等量代替将会影响到其余部分含量的变化，这样也势必会对测定渗透系数结果产生影响，因此该方法存在如何确定合理的代替粒径及最大的允许代替量技术难题。综上所述，缩尺效应对粗粒土乃至粗颗粒土渗透试验结果准确测定均有不利影响，因此，粗粒类土渗透试验应采用原级配试样测定，但目前现行试验规程中并未提出粗颗粒土渗透试验具体方法，也无定型的粗颗粒土垂直渗透变形仪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、可实现自动供压、恒压、增压等功能、大大提高了试验准确度的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：在支架上设置有底座，底座上设置有过渡筒，过渡筒顶部设置有第一透水板，第一透水板上设置有试验筒，试验筒侧壁上设置有测压单元和排气管，排气管上设置有排气阀，测压单元与试验筒相连通，试验筒顶部设置有集水筒，集水筒顶部设置有顶板，集水筒侧壁上设置有安装排水阀的排水管，排水管与量筒相连通，底座下部与进水管一端相连通，进水管上安装有进水阀，进水管另一端与压力罐相连通，压力罐与变频调节泵组相连通，压力罐与变频调节泵组之间的管道上设置有管网压力传感器，变频调节泵组与水箱相连通，管网压力传感器、变频调节泵组与PID调节器电连接。

本发明的底座为：底座本体下端锥形收敛，收敛端设置有与进水管相连通的进水连接管，底座本体顶部设置有第二透水板，第二透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。

本发明试验筒由至少3段筒体连接构成。

本发明的测压单元为：测压连接管的一端与试验筒相连通，另一端一路通过第一阀门和第三阀门与测压管相连通、另一路通过第三阀门和第二阀门与试验筒压力传感器相连接。

本发明的第一透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。

本发明的支架为：横截面为矩形的支架本体下部设置有至少6根竖撑，支架本体下部与竖撑连接处对应设置有斜撑，支架本体中部设置有环形支撑，环形支撑的直径与底座的直径相适应。

本发明大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、设备调试：组装完成渗透试验仪，同时打开进水阀、排水阀，从进水管向试验筒充水，直至水从排水管和排气孔内溢出，关闭排水阀和排气阀，再模拟试验要求的高压水检查密封***在试验压力下是否完好；

S2、试样制备与装样：按照要求计算试样干密度ρ_d及孔隙率n，根据制备试样体积计算所需试样数量，分级分层配料、装样，振动夯板人工分层夯压密实，渗透试验设备分层密封连接，达到要求的高度后，清理试样表面，安装顶板，通水进行试验，试验方法采用渗透水流从下向上施加压力水；为保证试样均匀性和减少粗细颗粒的分离，每层装填试样颗粒级配应保持一致，还可酌加约为试样质量3％的水分，拌和均匀后再往试验容器内装料，采用大尺寸表面振动器进行逐层压实，使试样装填干密度符合设计干密度要求；

试样干密度ρ_d和孔隙率n计算公式如下：

其中：ρ_d-干密度，g/cm3；m_d-试样干质量g，A-试样面积，cm2；h-试样实际高度，cm；n-孔隙率，％；ρ_ω-水的密度，g/cm3；Gs-土粒比重；

S3、试样饱和：试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用排气水头饱和法进行饱和，使水压力水位略高于试样底面位置，再缓慢地提升水压力，随着供水压力上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气，同时随着水位上升，接通相应的测压单元，以减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，试验用水的温度不低于室温；

S4、渗透试验测量：

a、据试样中的细粒含量，初步判断试样渗透变形的破坏形式，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，渗透初始坡降为0.3～0.5，递增值应根据土样性质控制在0.5～0.8范围内；

b、按步骤a规定逐级升高水头，每次升高水头后，记录渗流时间t，稳压时间不少于30min，开始测记压力管读数和量筒的读数确定渗流水量Q，每级水头下测读3次，每次测读时间隔不少于30min，同时测读水温、气温，计算各级水头下的渗透坡降i及渗透流速v

其中：i-渗透坡降，v-透流速，cm/s，△H-待测两测压管水头差，cm，L-待测两测压管相对应的渗径长度，cm，Q-在t时间内的渗流水量，cm³，t-渗流时间，s；

计算渗透系数k_T

其中：k_T-水温为T℃时的渗透系数，cm/s，k₂₀-水温为20℃时的渗透系数，cm/s；

c、绘制渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，以渗透坡降i为纵坐标，以渗流速度v为横坐标，绘制在双对数坐标上，同时绘制渗流速度v与时间关系t曲线，根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降,按下式计算临界坡降：

式中：i_k-临界坡降；i₂-开始出现管涌时的坡降；i₁-开始出现管涌前一级的坡降；

根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，随着水头逐步加大，细粒不断被冲走，渗透流量Q变大，当水头增加到试样失去抗渗强度，该坡降称为试样的破坏坡降,按下式计算破坏坡降：

式中：i_F-破坏坡降；i₂′-破坏时的渗透坡降；i₁′-破坏前一级的渗透坡降；

当发生流土破坏，坡坏时的渗透坡降不易测得时，取破坏前一级的渗透坡降作为粗粒土的渗透破坏坡降；

S5、试验结束后关闭进水阀，抽取试样内剩余水，观察试样变化，根据需要量测试样试验后高度，如有加荷载的试样应及时卸荷并观测回弹情况，卸下顶盖，吸取试样上余水，卸除第一透水板，放尽仪器余水，拆除试样，试验结束后取出试样，对试样进行颗粒分析和密度试验。

由于本发明的试验方法根据达西定律渗透试验原理测定粗颗粒土在水渗流通过时试样的渗透系数和细颗粒随渗流逐渐流失的渗透坡降(管涌)及土体整体浮动时的破坏坡降(流土)，试样粒径按依托工程项目坝体壳料技术要求最大粒径Dmax≤600mm控制，试验筒分段设计且高度可调，在筒体内设置有透水板，水流由底座进入，在过渡筒内缓冲，由第一透水板进入试验筒，水流由下向上施加压力，能很好的模拟实际工程中垂直渗透工况，根据试验筒的尺寸设置多组测压单元，测量不同水头时的压力，得出各级水头下渗透坡降i、渗透流速v、渗透系数k_T，常水头压力供给是通过自动供水装置***来实现，可实现自动供压、恒压、增压等功能，大大提高了试验准确度，使得大型渗透试验难度大变得操作简单易行，适用于测定粗粒土(粒径＞600mm的***石料和砂砾石料)垂直渗透变形试验。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中试验筒7的分段示意图。

图3是图1中测压单元8的安装示意图。

图4是图1中支架16的结构示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图1的A-A剖视图。

图7是图1中底座15的结构示意图。

图中：1、水箱；2、变频调节泵组；3、压力罐；4、管网压力传感器；5、进水阀；6、进水管；7、试验筒；8、测压单元；9、集水筒；10、顶板；11、排水阀；12、排水管；13、量筒；14、第一透水板；15、底座；16、支架；17、过渡筒；18、PID调节器；8-1、测压管；8-2、第一阀门；8-3、第二阀门；8-4、试验筒压力传感器；8-5、第三阀门；8-6、测压连接管；15-1、底座本体；15-2、第二透水板；16-1、斜撑；16-2、支架本体；16-3、竖撑；16-4、环形支撑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1～7中，本发明一种大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪,在支架16上用螺纹紧固连接件固定连接安装有底座15，进一步地，本实施例的支架16由斜撑16-1、支架本体16-2、竖撑16-3、环形支撑16-4连接构成，支架本体16-2由方钢或者槽钢焊接成横截面为矩形的结构，支架本体16-2下部焊接固定有至少6根竖撑16-3，支架本体下16-2下部与竖撑16-3连接处对应焊接固定有斜撑16-1，支架本体16-2中部焊接固定有环形支撑16-4，环形支撑16-4的直径与底座15的直径相适应，底座15由底座本体15-1、第二透水板15-2连接构成，底座本体15-1为下端锥形收敛的空心结构，收敛端连为一体设计有与进水管6相连通的进水连接管，底座本体15-1顶部用螺纹紧固连接件固定连接安装有第二透水板15-2，第二透水板15-2上加工有至少30圈直径为5mm的透水孔，相邻两圈透水孔错位排列且相距10mm，底座15上用螺纹紧固连接件固定连接安装有过渡筒17，试验水由进水连接管进入底座15，在底座15空腔内汇集，直至达到第二透水板15-2，通过第二透水板15-2进入过渡筒17，并逐渐充满过渡筒17，使试验水压力稳定上升并保持恒压状态。

过渡筒17顶部用螺纹紧固连接件固定连接安装有第一透水板14，第一透水板14上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列且相距10mm，第一透水板14上用螺纹紧固连接件固定连接安装有试验筒7，试验筒7侧壁两相对面对称等间距安装有至少6组测压单元8，测压单元8的安装数量及安装间距根据试验需要确定，测压单元8与试验筒7相连通，试验筒7侧壁上安装有排气管，排气管上安装有排气阀，本实施例的测压单元8由测压管8-1、第一阀门8-2、第二阀门8-3、试验筒压力传感器8-4、第三阀门8-5、测压连接管8-6连接构成，测压连接管8-6的一端与试验筒7相连通，另一端一路通过第一阀门8-2和第三阀门8-5与测压管8-1相连通、另一路通过第三阀门8-5和第二阀门8-3与试验筒压力传感器8-4相连通，试验时，根据试验需要测定某个渗流断面处水头或压力时，打开相应位置处的第一阀门8-2、第二阀门8-3、第三阀门8-5，读取试验筒压力传感器8-4的读数或者测压管8-1的读数，试验筒中任意两渗流断面上水头差即为两断面侧壁处测压管显示液位值或试验筒压力传感器测得压力值换算为水头值之差，此两断面之间的垂直距离为该水头差下相应的渗径。试验筒7根据试验中试样的高度，由至少三段筒体采用螺纹紧固连接件固定连接而成，筒体接缝处设置橡胶密封材料进行止水，试验筒7顶部用螺纹紧固连接件固定连接安装有集水筒9，集水筒9顶部用螺纹紧固连接件固定连接安装有顶板10，集水筒9侧壁上安装有排水管12，排水管12上安装有排水阀11，排水管12与量筒13相连通，试验时，待渗流稳定后用量筒接取某渗流时间段内水量即为该时间段的渗流量Q，筒体接缝处设置橡胶密封材料进行止水。

底座15下部通过连接法兰固定连接安装有进水管6，进水管6上安装有进水阀5，进水管6另一端与压力罐3相连通，压力罐3与变频调节泵组2相连通，压力罐3对试验水流起稳压作用，压力罐3与变频调节泵组2之间的管道上安装有管网压力传感器4，变频调节泵组2与水箱4相连通，水箱1为本试验提供水源，压力传感器4通过压力变送器与与PID调节器18电连接，变频调节泵组2与PID调节器18连接，利用管网压力传感器4感知管网压力变化，通过压力变送器将信号反馈给PID调节器18，PID调节器18对比***设定试验控制压力进行相比较运算，然后给出相应的变频指令，改变离心泵的运行转速，使得管网的水压与控制压力保持一致。

本发明所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪的试验方法，包括以下步骤：

S1、设备调试：组装完成渗透试验仪，同时打开进水阀、排水阀、排气阀，从进水管向试验筒充水，直至水从排水管和排气管中溢出，观察是否渗漏，关闭排水阀和排气阀，检查试验筒壁加设密封圈处在试验压力下是否渗干密度漏，当满足要求后，按照试验方案和步骤进行试验，连续供水过程保证试验要求的水压力，以保证试验结果的准确性。

S2、试样制备与装样：按照设计提供干密度和制备试样体积计算试算试验所需试样数量，分级分层进行配料、装样，振动夯板人工夯压密实，渗透试验设备分层密封连接，达到要求的高度后，清理试样表面，安装顶板，通水进行试验，试验方法采用渗透水流从下向上施加压力水；为保证试样均匀性和减少粗细颗粒的分离，每层装填试样颗粒级配应保持一致，还可酌加约为试样质量3％的水分，拌和均匀后再往试验容器内装料，采用大尺寸表面振动器进行逐层压实，使试样装填干密度符合设计干密度要求；

试样干密度ρ_d和孔隙率n计算公式如下：

其中：ρ_d-干密度，g/cm3；m_d-试样干质量g，A-试样面积，cm2；h-试样实际高度，cm；n-孔隙率，％；ρ_ω-水的密度，g/cm3；Gs-土粒比重；

试样干质量m_d计算公式如下：

m_d＝ρ_d*Ah

其中：ρ_d-干密度，g/cm³；m_d-试样干质量g，A-试样面积，cm²；h-试样实际高度，cm；

S3、试样饱和：试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用排气水头饱和法进行饱和，使水压力水位略高于试样底面位置，再缓慢地提升水压力，随着供水压力上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气，同时随着水位上升，接通相应的测压单元，以减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，试验用水的温度不低于室温；

S4、渗透试验测量：

a、据试样中的细粒含量，初步判断试样渗透变形的破坏形式，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，渗透初始坡降为0.3～0.5，递增值应根据土样性质控制在0.5～0.8范围内；当接近临界坡降时，渗透坡降递增值应酌量减小，当为流土破坏形式时，数值可适当增大。

b、按步骤a规定逐级升高水头，每次升高水头后，记录渗流时间t，稳压时间不少于30min，开始测记压力管读数和量筒的读数确定渗流水量Q，每级水头下测读3次，每次测读时间隔不少于30min，同时测读水温、气温，计算各级水头下的渗透坡降i及渗透流速v

其中：i-渗透坡降，v-透流速，cm/s，△H-待测两测压管水头差，cm，L-待测两测压管相对应的渗径长度，cm，Q-在t时间内的渗流水量，cm³，t-渗流时间，s；

计算渗透系数k_T

其中：k_T-水温为T℃时的渗透系数，cm/s，k₂₀-水温为20℃时的渗透系数，cm/s；

当相邻3次测读的渗水量稳定，即可增大压力至下一级水头继续测量，重复上述步逐直至试验结束，取读数接近的3个渗透系数平均值作为试验值；

c、绘制渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，以渗透坡降i为纵坐标，以渗流速度v为横坐标，绘制在双对数坐标上，同时绘制渗流速度v与时间关系t曲线，根据曲线变化，及时调整每级水头的持续时间和水头的级差。根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降,按下式计算临界坡降：

式中：i_k-临界坡降；i₂-开始出现管涌时的坡降；i₁-开始出现管涌前一级的坡降；

根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，随着水头逐步加大，细粒不断被冲走，渗透流量Q变大，当水头增加到试样失去抗渗强度，该坡降称为试样的破坏坡降,按下式计算破坏坡降：

式中：i_F-破坏坡降；i₂′-破坏时的渗透坡降；i₁′-破坏前一级的渗透坡降；

当发生流土破坏，坡坏时的渗透坡降不易测得时，取破坏前一级的渗透坡降作为粗粒土的渗透破坏坡降；

S5、试验结束后关闭进水阀，抽取试样内剩余水，观察试样变化，根据需要量测试样试验后高度，如有加荷载的试样应及时卸荷并观测回弹情况，卸下顶盖，吸取试样上余水，卸除第一透水板，放尽仪器余水，拆除试样，试验结束后取出试样，对试样进行颗粒分析和密度试验。

实验过程中，应观察出现的各种现象，如出水的浑浊程度，气泡冒出，细颗粒跳动、移动或被水流带出，土体悬浮，渗流量及测压管水位的变化，并进行详细描述，当出现临界坡降和破坏坡降前兆时，应及时调整坡降递增值。当试样发生破坏或水头无法再继续增加时，即可结束试验。

测定渗透系数时，每次提升水位的变化值，应根据试验料的渗透系数预估值的大小而不同，一般试验水头变化5次即可完成试验。

Claims (7)

1.一种大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪,其特征在于：在支架上设置有底座，底座上设置有过渡筒，过渡筒顶部设置有第一透水板，第一透水板上设置有试验筒，试验筒侧壁上设置有测压单元和排气管，排气管上设置有排气阀，测压单元与试验筒相连通，试验筒顶部设置有集水筒，集水筒顶部设置有顶板，集水筒侧壁上设置有安装排水阀的排水管，排水管与量筒相连通，底座下部与进水管一端相连通，进水管上安装有进水阀，进水管另一端与压力罐相连通，压力罐与变频调节泵组相连通，压力罐与变频调节泵组之间的管道上设置有管网压力传感器，变频调节泵组与水箱相连通，管网压力传感器、变频调节泵组与PID调节器电连接。

2.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的底座为：底座本体下端锥形收敛，收敛端设置有与进水管相连通的进水连接管，底座本体顶部设置有第二透水板，第二透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。

3.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于：所述试验筒由至少3段筒体连接构成。

4.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的测压单元为：测压连接管的一端与试验筒相连通，另一端一路通过第一阀门和第三阀门与测压管相连通、另一路通过第三阀门和第二阀门与试验筒压力传感器相连接。

5.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于：所述的第一透水板上加工有至少30圈透水孔，相邻两圈透水孔错位排列。

6.根据权利要求1所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪，其特征在于所述的支架为：横截面为矩形的支架本体下部设置有至少6根竖撑，支架本体下部与竖撑连接处对应设置有斜撑，支架本体中部设置有环形支撑，环形支撑的直径与底座的直径相适应。

7.上述权利要求1～6任意一项所述的大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪的试验方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、设备调试：组装完成渗透试验仪，同时打开进水阀、排水阀，从进水管向试验筒充水，直至水从排水管和排气孔内溢出，关闭排水阀和排气阀，再模拟试验要求的高压水检查密封***在试验压力下是否完好；

S2、试样制备与装样：按照要求计算试样干密度ρ_d及孔隙率n，根据制备试样体积计算所需试样数量，分级分层配料、装样，振动夯板人工分层夯压密实，渗透试验设备分层密封连接，达到要求的高度后，清理试样表面，安装顶板，通水进行试验，试验方法采用渗透水流从下向上施加压力水；为保证试样均匀性和减少粗细颗粒的分离，每层装填试样颗粒级配应保持一致，还可酌加约为试样质量3％的水分，拌和均匀后再往试验容器内装料，采用大尺寸表面振动器进行逐层压实，使试样装填干密度符合设计干密度要求；

试样干密度ρ_d和孔隙率n计算公式如下：

其中：ρ_d-干密度，g/cm3；m_d-试样干质量g，A-试样面积，cm2；h-试样实际高度，cm；n-孔隙率，％；ρ_ω-水的密度，g/cm3；Gs-土粒比重；

S3、试样饱和：试样装好后，测量试样的实际厚度，然后采用排气水头饱和法进行饱和，使水压力水位略高于试样底面位置，再缓慢地提升水压力，随着供水压力上升，让水由仪器底部向上渗入，使试样缓慢饱和，以完全排除试样中的空气，同时随着水位上升，接通相应的测压单元，以减少试验过程中由于试验用水分离出的气泡堵塞试样孔隙，影响试验准确度，试验用水的温度不低于室温；

S4、渗透试验测量：

a、据试样中的细粒含量，初步判断试样渗透变形的破坏形式，选择初始渗透坡降及渗透坡降递增值，渗透初始坡降为0.3～0.5，递增值应根据土样性质控制在0.5～0.8范围内；

b、按步骤a规定逐级升高水头，每次升高水头后，记录渗流时间t，稳压时间不少于30min，开始测记压力管读数和量筒的读数确定渗流水量Q，每级水头下测读3次，每次测读时间隔不少于30min，同时测读水温、气温，计算各级水头下的渗透坡降i及渗透流速v

其中：i-渗透坡降，v-透流速，cm/s，△H-待测两测压管水头差，cm，L-待测两测压管相对应的渗径长度，cm，Q-在t时间内的渗流水量，cm³，t-渗流时间，s；

计算渗透系数k_T

其中：k_T-水温为T℃时的渗透系数，cm/s，k₂₀-水温为20℃时的渗透系数，cm/s；

c、绘制渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，以渗透坡降i为纵坐标，以渗流速度v为横坐标，绘制在双对数坐标上，同时绘制渗流速度v与时间关系t曲线，根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线的斜率开始变化，并观察到细颗粒开始跳动或被水流带出时，认为该试样达到了临界坡降,按下式计算临界坡降：

式中：i_k-临界坡降；i₂-开始出现管涌时的坡降；i₁-开始出现管涌前一级的坡降；

根据渗透坡降i与渗流速度v关系曲线，随着水头逐步加大，细粒不断被冲走，渗透流量Q变大，当水头增加到试样失去抗渗强度，该坡降称为试样的破坏坡降,按下式计算破坏坡降：

式中：i_F-破坏坡降；i′₂-破坏时的渗透坡降；i′₁-破坏前一级的渗透坡降；

当发生流土破坏，坡坏时的渗透坡降不易测得时，取破坏前一级的渗透坡降作为粗粒土的渗透破坏坡降；

S5、试验结束后关闭进水阀，抽取试样内剩余水，观察试样变化，根据需要量测试样试验后高度，如有加荷载的试样应及时卸荷并观测回弹情况，卸下顶盖，吸取试样上余水，卸除第一透水板，放尽仪器余水，拆除试样，试验结束后取出试样，对试样进行颗粒分析和密度试验。