1、滯后時間的概念

在鉆孔中注水后出現一剩余水頭H₀并以初始流量q₀進行滲透,當H₀消散到零水頭時所需要的時間為滲透時間。但實際上剩余水頭H₀與滲透流量q是隨時間而變化的,所以要找到一個變量,使剩余水頭與相應的時間所取得的結果恰等于上述剩余水頭H₀以初始流量q₀的流速使H₀消散時所需的時間T,稱為滯后時間。

2、滯后時間的原理

根據達西定律,可確定在剩余水頭H₀的情況下其初始流量q₀為:

q₀=KH₀F

式中:q₀——為初始流量,cm³/min;

H₀——為初始剩余水頭,cm;

F——為試驗段和蓄水管的幾何形狀系數,cm(右表)。

土具有被水透過的性能稱為土的滲透性。滲透性質是土體的重要的工程性質，決定土體的強度性質和變形、固結性質，滲透問題是土力學的三個重要問題之一，與強度問題、變形問題合成土力學的主要三大問題。滲透試驗主要是測定土體的滲透系數，滲透系數的定義是單位水力坡降的滲透流速，常以cm/s 作為單位。

1、變水頭滲透儀測定粘質土在變水頭下滲透試驗的滲透系數。主要由上蓋，底座，套座，環刀，透水石，螺桿等組成，該儀器與在壓緊方式上改成中間螺旋桿旋壓，并對同類型儀器不足之處做了適當改進，操作使用更為簡便。

2、滲透容器：由環刀、透水石、套環、上蓋和下蓋組成。環刀內徑61.8mm，高40mm；透水石的滲透系數應大于10^-3cm/s）。

3、變水頭裝置；由滲透容器、變水頭管、供水瓶、進水管等組成。變水頭管的內徑應均勻，管徑不大于lcm，管外壁應有最小分度為1.0mm 的刻度，長度宜為2m 左右。

1、參照變水頭滲透儀水電部土工試驗規程SD128-012-84，制備樣，或參照JTJ051--93《公路土工試驗規程》T013-93

變水頭滲透試驗的試樣分原狀試樣和擾動試樣兩種，其制備方法分別為：

(a)原狀試樣：根據要測定的滲透系數的方向，用環刀在垂直或平行土層面方向切取原狀試樣，試樣兩端削平即可，禁止用修土刀反復涂抹。放入飽和器內抽氣飽和（或其他方法飽和）；

(b)擾動試樣：當干密度較大（ρ_d≥1.40g/cm³）時，用飽和度較低（St≤80%）土壓實或擊實辦法制樣；當干密度較低時，使試樣泡于水中飽和后，制成需要干密度的飽和試樣。

2、把滲水石，密封圈放入底座中，將套筒內壁涂一層凡士林，放入土樣環刀，刮凈多余凡士林置于底座上。

3、裝好儀器，檢查是否漏水。將調節管與供水管相連，由儀器底部充水至水位達到金屬透水板頂面時，放入濾紙，關止水夾；

4、取代表性風干土樣3~4kg，稱重精確至1g，測定風干含水率；

5、將試樣分層裝入儀器，根據預定孔隙比控制試樣密度。每層裝完后從調節管進水至試樣頂面。最后一層應高出上測壓管孔3~4cm。待最后一層試樣飽和后，繼續使水位上升至圓筒頂面。將調節管卸下，使管口高于圓筒頂面，觀測三個測壓管水位是否與孔口齊平；

6、量測試樣頂面至筒頂余高，計算出試樣高度。稱量剩余土樣，計算出裝入質量，計算試樣干密度和孔隙比；

7、供水管向圓筒頂面供水，使水面始終保持與滲透儀頂面齊平，同時降低調節管高度，形成自下向上方向的滲流。固定調節管在某一高度，過一段時間后，三個測壓管水位達到穩定值，表明形成穩定滲流場；

8、在不大于200cm水頭作用下，靜置某一時間，待出水管口有水逸出后即可開始測定；

9、試驗時，將水頭管沖水至需要高度后關管夾開動秒表，同時測記起始水頭h1,經過時間t后，再測記終止，同是測記試驗時與終止時的水溫。

1.變水頭滲透儀要有銘牌,銘牌上應標明產品名稱、型號規格、編號、制造廠名和出廠日期。

2.儀器鑄件表面應無明顯氣孔砂眼,滲水涂層應平整光潔均勻和色調一致,不應有起皮碰傷劃痕等影響外觀質量的疵弊。

3.上蓋下蓋及套筒應以耐腐蝕耐磨損不易變形的金屬材料制造,表面及內壁表面粗糙度RM6.3。

4.透水板兩端應平整,其滲透系數應不小于1X10三次方厘米。

5.環刀,應符合（切土環刀）SD191-86的規定。

6.儀器組裝擰緊后環刀應不懸空和不受壓損并應在100KPa氣壓下不泄漏.

7.水力量管應符合B級滴定管1-100ml要求。

為了取得在各土層條件下測得工程所需的不同滲透參數,可在試驗段選擇如下裝置形式：

1)鉆孔全部下套管,孔底敞口,試驗土層與孔底齊平。

2)鉆孔全部下套管至孔底,孔底敞口,試驗土層頂板為不透水層。

3)鉆孔不下套管或部分下套管,試驗段裸露或下花管,孔壁與孔底進水。

4)鉆孔不下或部分下套管,試驗段裸露或下花管,孔壁與孔底進水,試驗土層頂部為不透水層。

變水頭滲透系數應按下式計算：

式中

a——變水頭管的斷面積（cm2）；

2.3——ln 和log 的變換因數；

L——滲徑，即試樣高度（cm）；

t₁，t₂——分別為測讀水頭的起始和終止時間（s）；

H₁，H₂——起始和終止水頭。

(1) 變水頭試驗中，每次測得的水頭h1和h2的差值應大于10cm；

(2) 變水頭試驗過程中，若發現水流過快或出水口有混濁現象，應立即檢查有無漏水或試樣中是否出現集中滲流，若有，應重新制樣試驗；

(3) 滲透試驗一定要用無氣水作試驗，否則，試驗過程中水中的氣泡會在試樣內集中，使測得的滲透系數隨滲透時間的延長不斷減小，產生不允許的試驗誤差；

(4) 試驗過程中，由于滲透力的作用，使土的干密度發生變化，從而使滲透系數發生變化，因此，滲透試驗的時間不能太長，水頭差不能太大；

(5) 規范規定采用水溫20°C或10°C時的滲透系數作為標準滲透系數。

變水頭法是指在實驗室測定滲透系數的試驗過程中，水頭差一直隨時間變化，且適用于測定滲透性很小的黏性土的試驗方法。

由于細粒土滲透系數很小，流經試樣的水量很少，難以準確測量，所以細粒土適用變水頭滲透試驗法。

在變水頭試驗中，土樣高L，橫截面面積為A，在初始水頭差h₀作用下，水從帶有刻度的變水頭管(截面面積為口)中自下而上滲過土樣，保持土樣頂面的水頭不變，變水頭管中的水位將逐漸下降，滲流的總水頭隨之減小。

試驗時，測記初始時刻t₀和一定時間t₁對應的總水頭差h₀和h₁，同時測記水溫，根據上述試驗結果和達西定律，即可推出土樣滲透系數K_r的表達式：

K_r=（a×L）/A（t₁-t₀）×ln（h₀/h₁）