CN103926182B - 法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种法向压力下的渗透系数试验方法和试验装置，试验装置包括充满水的试验容器，用带有透水孔的上盘和下盘分别压紧在测试材料的上、下表面，上盘和下盘均匀分布透水孔、其边缘密封，上盘和下盘上每个透水孔的位置沿垂直方向相对应，上盘的上部与带有稳定压力的水源连通，下盘的下部与具有测量排水量功能的排水装置连通，上盘与法向压力施加系统连接，法向压力施加系统根据试验参数向上盘施加法向压力。本发明试验方法思路新颖，试验装置结构简单，操作流程简单易行，较为真实地模拟挡墙、隧道衬砌等工程背后土体及反滤材料实际工作状态的渗透特性，试验原理符合工程实际，具有良好的经济技术效益。

Description

法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置

技术领域

本发明涉及土工试验领域，具体地指一种法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置。

背景技术

为保证工程的稳定性与耐久性，支挡防护结构中需同时设置相应的渗排水措施，以避免地下水对工程的不利作用和影响。因此合理评价岩土体以及与其相关的支挡防护结构中排水材料的渗透特性，是进行岩土工程设计的关键参数。目前，对于岩土材料和土工材料的渗透特性评价一般采用渗透系数或通水量进行评价，均有较为成熟的试验规范可供参考，如《铁路工程土工试验规程(TB 10102-2010)》、《公路工程土工合成材料塑料排水板(带)(JT/T 521-2004)》、《水运工程塑料排水板应用技术规程(JTS 206-1-2009)》等，前者列出了土体在不考虑应力状态条件下的渗透特性评价指标，后两者列出了土工材料的纵向通水量试验的相关技术标准用于测试土工材料的侧向压力下的渗透系数，但是对于法向压力下土工材料的渗透系数目前尚无相应的试验设备和试验标准。

在法向压力作用下，由于材料易被挤压密实，导致材料的孔隙体积减小、渗流通道压缩，渗透特性将大大降低。因此，对于支挡工程墙背岩土体及其反滤层材料、隧道衬砌背后的岩土体及其反滤层材料，其承受的压力和渗流的方向是一致的。如果采用常规的渗透试验方法测试其渗透系数，由于没有考虑法向压力作用的压缩挤密效应导致的渗透特性降低，结论较为不合理、且偏于不安全；如果采用纵向通水量试验方法，可以测试材料在侧向压力条件下的渗透系数，但是由于材料的各向异性特性、以及侧向压力与法向压力之间的差异，因此用于测试主要受法向压力作用下土工材料的渗透系数并不合理、不准确。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于确定岩土介质或工程土工材料与应力状态相关渗透特性的法向压力下的渗透系数试验方法及试验装置。

为实现上述目的，本发明一种法向压力下的渗透系数试验方法，其特殊之处在于，包括如下步骤：

步骤1：将测试材料水平放置在充满水的试验容器中，用带有透水孔的上盘和下盘分别压紧在所述测试材料的上、下表面，并将所述上盘和下盘的边缘与试验容器的内壁之间密封；

步骤2：向所述上盘上方试验容器注水并向水中施加稳定的进水压力p1(kPa)；

步骤3：根据试验参数在所述上盘表面朝测试材料表面施加稳定的法向力F(kN)，

步骤4：调节所述下盘下方试验容器的排水量，使排水量不大于进水量，以保证所述下盘下方的试验容器内充满水，待排水压力数据稳定，在一定的测试时间t内，记录下盘下方流出的排水量Q(m³)和下盘下方试验容器内的排水压力p2(kPa)；

步骤5：改变法向力F(kN)，重复步骤2，获取多次的测量数据排水量Q(m³)和排水压力p2(kPa)；

步骤6：根据测量数据计算出所述测试材料的等效渗透系数K(m/s)，计算公式如下：

其中：Q为排水量(m³)，D为所述测试材料(3)的厚度(m)，γ_w为水的重度(kN/m³)，A为所述上盘(5)透水孔(7)的面积之和(㎡)，p1-p2为进水压力与排水压力之差(kPa)，t为试验时间(s)。

优选地，所述进水压力p1为1～500(kPa)。进水压力p1与测试材料所处工程环境中的水压力一致，为了较好的模拟和反映材料的实际工作状态，一般条件下p1(kPa)取值约为1～500(kPa)。

优选地，所述排水量Q(m³)的测量数据通过与下盘下方的试验容器连通的排水装置获取，所述下盘下方试验容器内的水压p2(kPa)通过设置在下盘下方试验容器内的排水压力表获取。

一种用于上述法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，特殊之处在于，包括充满水的试验容器，中部设有用于压紧测试材料的上盘和下盘，所述上盘和下盘为多孔盘状结构、其上均匀分布透水孔、其边缘与试验容器的内壁密封，所述上盘和下盘上每个透水孔的位置沿垂直方向相对应，所述上盘上方的试验容器与带有稳定压力的水源连通，所述下盘与试验容器相对固定，具有测量排水量功能的排水装置与所述下盘下方的试验容器连通，所述上盘与法向压力施加系统连接，所述法向压力施加系统根据试验参数向上盘施加法向压力。

进一步地，所述透水孔的孔径为上盘直径的1/25～1/10倍，所述透水孔之间的间距为孔径值的1.2～2倍。

更进一步地，所述试验容器包括进水腔和排水腔两个腔体，所述进水腔的底部为敞口，所述排水腔的顶部为敞口，所述上盘位于进水腔的底部，所述进水腔上部侧壁设有进水口，所述进水口通过第一开关阀门与带有稳定压力的水源连通，所述下盘位于排水腔的顶部，所述排水腔的下部侧壁设有排水口，所述排水口通过第二开关阀门与排水装置连通。将试验容器设置为进水腔和排水腔两个腔体，通过上盘和下盘将测试材料固定在两个腔体中间，方便更换测试材料；第一开关阀门和第二开关阀门分别设置于进水口及排水口处，用于控制试验的开始和结束。

更进一步地，所述法向压力施加系统包括压力施加装置和施力传动杆，所述施力传动杆的下端与上盘刚性连接、上端从进水腔顶部的通孔伸出与压力施加装置连接，所述压力施加装置施加的法向压力通过施力传动杆和上盘作用于测试材料，所述通孔与施力传动杆之间设置有用于密封的密封活动套。所述的压力施加装置，可以为千斤顶、油泵、杠杆等形式，应保证施加压力的稳定性。压力施加装置通过施力传动杆将压力传递于上盘，并最终施加于测试材料。密封活动套，可采用橡胶垫圈的形式；可供施力传动杆润滑的滑动，并具有足够的密封功能、保证进水腔内的水体不会从该缝隙渗漏。

更进一步地，所述排水腔底部设有底座，所述下盘与底座之间设置有支撑杆。底座与排水腔连接在一起，具有良好的密封性，其与支撑杆连接在一起，承受试验过程中施加的法向压力，应具有足够的强度。支撑杆上端与下盘连接、下端与底座连接；可以在试验容器的中心位置设置一根支撑杆，也可以对称设置多根支撑杆。

更进一步地，所述上盘和下盘与分别测试材料之间设置有透水性缓冲材料。透水性缓冲材料可采用无纺布形式，也可采用无纺布+中粗砂+无纺布形式，其渗透系数应不小于试验土体的渗透系数3～5倍。

更进一步地，所述进水腔和排水腔的内部以及上盘和下盘的边缘设置有用于透水孔对齐的位置标示。进水腔、排水腔内部应设置与上盘、下盘对应的位置标示，如在上盘、下盘的外缘设置凹槽在设置与进水腔、排水腔内部设置对应的凸棱，以便于试验过程中上盘、下盘的透水孔在垂直方向上的位置对应一致。

更进一步地，所述进水腔和排水腔的敞口处通过密封连接装置密封。密封连接装置可以为橡胶圈等材料制成，将进水腔、排水腔紧密连接在一起，应具有良好的密封性，不得漏水。

更进一步地，所述带有稳定压力的水源通过水泵实现，所述进水腔和排水腔内分别设置有用于测量水压的进水压力表和排水压力表，所述排水口设置有用于测量排水量的流量计。水泵可以在恒定压力下提供稳定的水量，从而可以用来为试验提供稳定的较高的水压力。压力表分别设置于试验容器的进水腔和排水腔，分别用于测量上盘上方和下盘下方的水压力。流量计用以测量试验过程中的渗流出来的排水量。

更进一步地，所述带有稳定压力的水源通过放置在试验容器上方的给水容器实现，所述排水装置为渗排水量测装置。给水容器应具有保持恒定的水位高度的功能，从而可以用来为试验提供稳定的水压力。渗排水量测装置用以测量试验过程中的渗流出来的水量。

该发明的设计原理为：将测试材料放置在具有稳定水压的试验容器中，设置带有透水孔的上盘、下盘实现现场工程中空隙的模拟，通过压力施加装置向测试材料施加一定的法向力F(kN)，而测试材料所承受的法向压力P(kPa)＝F/Aq可计算出，其中Aq(m²)为上盘的全部面积，则测试材料的等效渗透系数K(m/s)可以通过如下计算公式计算得出：

其中，A为上盘空心位置的面积之和(m²)、D为测试材料的厚度(m)、试验时间t可以测得，进水与排水压力差p1-p2(kPa)通过压力表获得，排水量Q通过流量计获得，γ_w为水的重度是常数值一般取10(kN/m³)。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：试验装置结构简单，试验方法思路新颖，操作流程简单易行，用于土体及土工材料在法向压力下的渗透性能的测试，较为真实地模拟挡墙、隧道衬砌等工程背后土体及反滤材料实际工作状态的渗透特性，试验原理更为符合工程实际，因而可以为实际工程设计提供更为合理的试验参数，优化设计，具有良好的经济技术效益。

附图说明

图1为本发明第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明第二种实施方式的结构示意图；

图3为图1和图2中上盘、下盘的结构示意图。

图中：1.试验容器，1.1.进水腔，1.2.排水腔，1.3.进水口，1.4.排水口，1.5.密封连接装置，1.6.底座，1.7.密封活动套，1.8.通孔，1.9.第一开关阀门，1.10.第二开关阀门，2.法向压力施加系统，2.1.压力施加装置，2.2.施力传动杆，2.3.支撑杆，3.测试材料，4.带有稳定压力的水源，4.1给水容器，4.2水泵，4.3水管，5.上盘，6.下盘，7.透水孔，8.排水装置，8.1.流量计，8.2.渗排水量测装置，9.透水性缓冲材料，10.排水压力表，11.进水压力表。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明一种法向压力下的渗透系数试验方法，包括如下步骤：

步骤1：将测试材料3水平放置在充满水的试验容器1中，用带有透水孔7的上盘5和下盘6分别压紧在测试材料3的上、下表面，并将上盘5和下盘6的边缘与试验容器1的内壁之间密封；

步骤2：向上盘5上方试验容器1注水，并向水中施加稳定的进水压力p1(kPa)；进水压力p1(kPa)可设置为1～500kPa；

步骤3：根据试验参数在上盘5表面朝测试材料3表面施加稳定的法向力F(kN)，

步骤4：调节下盘6下方试验容器1的排水口1.4的第二开关阀门1.10，使第二开关阀门1.10的排水量不大于下盘6上方试验容器1的进水量，以保证下盘6下方的试验容器1内充满水，待排水压力的数据稳定，在一定的测试时间t内，记录下盘6下方流出排水量Q(m³)和下盘6下方试验容器1内的排水压力p2(kPa)；

步骤5：改变法向力F(kN)，重复步骤2，获取多次的测量数据排水量Q(m³)和排水压力p2(kPa)；

步骤6：根据测量数据计算出测试材料3的等效渗透系数K(m/s)，计算公式如下：

其中：Q为排水量m³，D为测试材料3的厚度m，γ_w为水的重度(kN/m³)，A为上盘5透水孔7的面积之和(㎡)，p1-p2为进水压力与排水压力之差(kPa)，t为试验时间s。

如图1～图3所示，一种用于上述试验方法的试验装置，包括提供试验环境的试验容器1、法向压力施加装置2、带有稳定压力的水源4、上盘5、下盘6和具有测量排水量功能的排水装置8。

试验容器1应选取足以承受试验的压力的材料，如金属材料、高强硬质塑料、高强玻璃等材料制成，并有足够的安全系数储备。试验容器1包括进水腔1.1和排水腔1.2两个腔体，进水腔1.1的底部为敞口，上盘5位于进水腔1.1的底部，排水腔1.2的顶部为敞口，下盘6位于排水腔1.2的顶部。进水腔1.1和排水腔1.2两个腔体一般采用圆形结构，可全部或局部采用透明材料，以便于试验过程的观测。进水腔1.1上部侧壁设有进水口1.3，进水口1.3一般为圆管形，通过第一开关阀门1.9与水源封闭连接。排水腔1.2的下部侧壁设有排水口1.4，排水口1.4一般为圆管形，排水口1.4通过第二开关阀门1.10与排水装置8封闭连接。第一开关阀门1.9和第二开关阀门1.10应具有调节水量大小的功能。进水口1.3、排水口1.4的材料一般与进水腔1.1、排水腔1.2保持一致。进水腔1.1和排水腔1.2的敞口处通过密封连接装置1.5密封。密封连接装置1.5可以为橡胶圈等材料制成，将进水腔、排水腔紧密连接在一起，应具有良好的密封性，不得漏水。排水腔1.2底部设有底座1.6，底座1.6与排水腔1.2连接在一起，并具有良好的密封性。进水腔1.1的顶部设有供施力传动杆2.2通过的通孔1.8，通孔1.8与施力传动杆2.2之间设置有用于密封的密封活动套1.7，密封活动套，可采用橡胶垫圈的形式；可供施力传动杆2.2润滑的滑动，并具有足够的密封功能、保证进水腔内的水体不会从该缝隙渗漏。进水腔1.1、排水腔1.2的内部应设置于上盘5、下盘6对应的位置标示，如设置与图3所示的上盘5、下盘6外缘凹槽对应的凸棱，以便于试验过程中上盘5、下盘6的透水孔7的垂直位置对应一致。

法向压力施加系统2包括压力施加装置2.1、施力传动杆2.2和支撑杆2.3，施力传动杆2.2的下端与上盘5刚性连接、上端从进水腔1.1顶部的通孔1.8伸出与压力施加装置2.1连接，压力施加装置2.1根据试验参数施加的法向压力通过施力传动杆2.2和上盘5作用于测试材料3的表面。压力施加装置2.1，可以为千斤顶、油泵、杠杆等形式，应保证施加压力的稳定性。下盘6与底座1.6之间设置有支撑杆2.3。支撑杆2.3上端与下盘6连接、下端与底座1.6连接；可以在试验容器1的中心位置设置一根支撑杆2.3，也可以对称设置几根支撑杆2.3。

如图3所示，上盘5采用多孔盘状结构，透水孔7均匀分布在上盘5上。透水孔7的孔径宜为上盘5直径的1/25～1/10倍，透水孔7之间的间距为孔径值的1.2～2倍。上盘5外缘设置凹槽或其它位置标示，以保证与下盘6的垂直位置对应。

下盘6与上盘5形状、结构相同，下盘6与试验容器1相对固定。透水孔7均匀分布在下盘6上。透水孔7的孔径宜为上盘直径的1/25～1/10倍，透水孔7之间的间距为孔径值的1.2～2倍。下盘6外缘设置凹槽或其它位置标示，以保证与上盘5空心位置的对应。

在测试材料3周边与进水腔1.1、排水腔1.2接触的位置，采用黏性土、密封胶或其它不透水性材料封闭严密。测试材料3可以为土体，也可以为土工合成材料。当测试材料3为土体时，测试材料3上下底面需设置透水性缓冲材料9，再将其一同置于上盘5、下盘6之间进行试验。当测试材料3为土工合成材料时，可以直接置于上盘5、下盘6之间进行试验，不再设置透水性缓冲材料9。透水性缓冲材料9，可采用无纺布形式，也可采用无纺布+中粗砂+无纺布形式，其渗透系数应不小于试验土体的渗透系数3～5倍。

带有稳定压力的水源4、具有测量排水量功能的排水装置8可通过模拟较大水压力和较小水压力两种实施方式实现。

第一种实施方式：如图1所示，模拟较大水压力时，带有稳定压力的水源通过水泵4.2实现，水泵4.2可以在恒定压力下提供稳定的水量，从而可以用来为试验提供稳定的较高的水压力。具有测量排水量功能的排水装置8通过设置流量计8.1实现。试验容器1进水腔1.1的进水口1.3通过水管4.3与第一开关阀门1.9连通，第一开关阀门1.9与水泵4.2连通。试验容器1排水腔1.2的排水口1.4通过水管4.3与第二开关阀门1.10连通，第二开关阀门1.10出口处的水管4.3内设有流量计8.1。上盘5上方的试验容器1内设有进水压力表11，下盘6下方的试验容器1内设有排水压力表10，分别用于测量进水与排水的水压力。

第二种实施方式：如图2所示，模拟较小水压力时，带有稳定压力的水源4通过放置在试验容器1上方的给水容器4.1实现。给水容器4.1与第一开关阀门1.9连通，第一开关阀门1.9通过水管4.3与进水腔1.1连通，给水容器4.1应具有保持恒定的水位高度的功能，从而可以用来为试验提供稳定的水压力。具有测量排水量功能的排水装置8通过渗排水量测装置8.2实现，渗排水量测装置8.2设置于排水腔1.2的排水口1.4位置，渗排水量测装置8.2通过第二开关阀门1.10与排水腔1.2连通，渗排水量测装置8.2用以测量试验过程中的渗流出来的水量。

具体试验方法可分为模拟较大水压力和较小水压力两种实施方式实现。

第一种实施方式：模拟较大水压力时，试验方法包括如下步骤：

1、试验准备：将测试材料3加工成与上盘5、下盘6相同的尺寸。将透水性缓冲材料5放置在测试材料3的上下底面，关闭与排水口1.4相连的第二开关阀门1.10，让排水腔1.2内的充满水。将测试材料3与透水性缓冲材料5的组合放置于上盘5、下盘6之间，并将测试材料3与透水性缓冲材料5的组合周边与进水腔1.1、排水腔1.2接触的位置采用黏性土、密封胶或其它不透水性材料封闭严密。将进水腔1.1、排水腔1.2之间的密封连接装置1.5连接紧密。安装与进水口1.3相连的水管4.3、进水压力表11、第一开关阀门1.9和水泵4.2，安装压力施加装置2.1。打开与进水口1.3相连的第一开关阀门1.9，让水充满进水腔1.1，并保持给水容器4.1内的水位恒定不变。通过压力施加装置2.1施加法向力F(kN)，并保持恒定不变。

2、进行试验：待测试材料3充分浸泡饱和后，打开水泵4.2开始输送有压力的水流，通过第一开关阀门1.9调节水压力的大小，待水流与排水压力表10的压力保持稳定后，记录进水压力表11和排水压力表10的读数p1、p2(kPa)，并开始记录时间，同步记录流量计8.1的初始读数Q1(m³)，至试验时间T(s)，记录流量计8.1的最终读数Q2(m³)，然后关闭水泵4.2与第一开关阀门1.9和第二开关阀门1.10，完成一次试验。

改变法向力F，多次重复1、2步骤，可获取不同法向压力条件下的渗透特性指标。测试材料所承受的法向压力P(kPa)＝F/Aq，其中Aq(m²)为上盘5的全部面积，上盘5与下盘6的面积相同。

3、数据分析：测试材料3的等效渗透系数K(m/s)可根据如下公式计算得出：

式中：γ_W为水的重度(kN/m³)。其余符号同前。其中，A为上盘空心位置的面积之和(m2)、D为测试材料的厚度(m)、试验时间t可以测得，进水压力与排水压力之差p1-p2(kPa)通过进水压力表11和排水压力表10获得，排水量Q通过流量计8.1的读数Q2-Q1获得，γ_w为水的重度是常数值一般取10(kN/m³)。

第二种实施方式：模拟较小水压力时，试验方法包括如下步骤：

1、试验准备：将测试材料3加工成与上盘5、下盘6相同的尺寸。将透水性缓冲材料5放置在测试材料3的上下底面，关闭与排水口1.4相连的第二开关阀门1.10，让排水腔1.2内的充满水。将测试材料3与透水性缓冲材料9的组合放置于上盘5、下盘6之间，并将测试材料3与透水性缓冲材料9的组合周边与进水腔1.1、排水腔1.2接触的位置采用黏性土、密封胶或其它不透水性材料封闭严密。将进水腔1.1、排水腔1.2之间的密封连接装置1.5连接紧密。安装与进水口1.3相连的水管4.3、第一开关阀门1.9和给水容器4.1，安装压力施加装置2.1。打开与进水口1.3相连的第一开关阀门1.9，让水充满进水腔1.1，并保持给水容器4.1内的水位恒定不变。通过压力施加装置2.1施加法向力F(kN)，并保持恒定不变。

2、进行试验：记录给水容器4.1与出水口1.4的高差H(m)，并在试验过程中保持给水容器4.1内的水位恒定不变。待测试材料3充分浸泡饱和后，首先打开第一开关阀门1.9，再打开第二开关阀门1.10。待水流稳定后，开始记录时间，并同步采用渗排水量测装置8.2接收排水口1.4流出的水，至试验时间T(s)，关闭第二开关阀门1.10，并记录渗排水量测装置8.2内的水量Q(m³)，完成一次试验。

改变法向力F的大小，多次重复1、2步骤，可获取不同法向压力条件下的渗透特性指标。测试材料3所承受的法向压力P(kPa)＝F/Aq，其中Aq(m²)为上盘5的全部面积，上盘5与下盘6的面积相同。

3、数据分析：测试材料3的等效渗透系数K(m/s)可根据如下公式计算得出：

式中：D为测试材料的厚度(m)；A为上盘空心位置的面积之和(m²)，上盘5与下盘6上透水孔7的垂直位置对应，且形状、尺寸、数量完全一致。其余符号如前所述。其中，A为上盘空心位置的面积之和(m²)、D为测试材料的厚度(m)、给水容器4.1与出水口1.4的高差H(m)、试验时间t可以测得，排水量Q通过渗排水量测装置8.2获得。

在恒定给水容器4.1与出水口1.4的高差(水头高差)H＝0.2m条件下，对三种测试材料3A型、B型、C型进行渗透性能测试，试验结果如下表所示，试验表明法向压力导致了测试材料3渗透特性的降低，对于不同的材料，渗透特性的降低程度有所不同。

表1不同法向压力下反滤层等效渗透系数测试结果表

当法向压力较小，如50kPa时，可视为等同于试验规范中渗透特性的评价环境，使用本试验装置测试出三种测试材料3A型、B型、C型的等效渗透系数K分别为144×10^-5m/s、198×10^-5m/s、241×10^-5m/s，与试验规范中A型、B型、C型的等效渗透系数K的标准值基本一致，说明本试验装置所测得的等效渗透系数K可靠有效。

Claims (10)

1.一种用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，法向压力下的渗透系数试验方法包括如下步骤：

步骤1：将测试材料(3)水平放置在充满水的试验容器(1)中，用带有透水孔(7)的上盘(5)和下盘(6)分别压紧在所述测试材料(3)的上、下表面，并将所述上盘(5)和下盘(6)的边缘与试验容器(1)的内壁之间密封；

步骤2：向所述上盘(5)上方试验容器(1)注水并向水中施加稳定的进水压力p1；

步骤3：根据试验参数在所述上盘(5)表面朝测试材料(3)表面施加稳定的法向力F；

步骤4：调节所述下盘(6)下方试验容器(1)的排水量，使排水量不大于进水量，以保证所述下盘(6)下方的试验容器(1)内充满水，待排水压力数据稳定，在一定的测试时间t内，记录下盘(6)下方流出的排水量Q和下盘(6)下方试验容器(1)内的排水压力p2；

步骤5：改变法向力F，重复步骤2，获取多次的测量数据排水量Q和排水压力p2；

步骤6：根据测量数据计算出所述测试材料(3)的等效渗透系数K，计算公式如下：

$K=\frac{Q\·D\·{\mathrm{\γ}}_W}{A\·(p1-p2)\·t}$

其中：Q为排水量，D为所述测试材料(3)的厚度，γ_w为水的重度，A为所述上盘(5)透水孔(7)的面积之和，p1-p2为进水压力与排水压力之差，t为试验时间；其特征在于：所述装置包括充满水的试验容器(1)，中部设有用于压紧测试材料(3)的上盘(5)和下盘(6)，所述上盘(5)和下盘(6)为多孔盘状结构、其上均匀分布透水孔(7)、其边缘与试验容器(1)的内壁密封，所述上盘(5)和下盘(6)上每个透水孔(7)的位置沿垂直方向相对应，所述上盘(5)上方的试验容器(1)与带有稳定压力的水源(4)连通，所述下盘(6)与试验容器(1)相对固定，具有测量排水量功能的排水装置(8)与所述下盘(6)下方的试验容器(1)连通，所述上盘(5)与法向压力施加系统(2)连接，所述法向压力施加系统(2)根据试验参数向上盘(5)施加法向压力。

2.根据权利要求1所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述透水孔(7)的孔径为上盘(5)直径的1/25～1/10倍，所述透水孔(7)之间的间距为孔径值的1.2～2倍。

3.根据权利要求2所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述试验容器(1)包括进水腔(1.1)和排水腔(1.2)两个腔体，所述进水腔(1.1)的底部为敞口，所述排水腔(1.2)的顶部为敞口，所述上盘(5)位于进水腔(1.1)的底部，所述进水腔(1.1)上部侧壁设有进水口(1.3)，所述进水口(1.3)通过第一开关阀门(1.9)与带有稳定压力的水源(4)连通，所述下盘(6)位于排水腔(1.2)的顶部，所述排水腔(1.2)的下部侧壁设有排水口(1.4)，所述排水口(1.4)通过第二开关阀门(1.10)与排水装置(8)连通。

4.根据权利要求3所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述法向压力施加系统(2)包括压力施加装置(2.1)和施力传动杆(2.2)，所述施力传动杆(2.2)的下端与上盘(5)刚性连接、上端从进水腔(1.1)顶部的通孔(1.8)伸出与压力施加装置(2.1)连接，所述压力施加装置(2.1)施加的法向压力通过施力传动杆(2.2)和上盘(5)作用于测试材料(3)，所述通孔(1.8)与施力传动杆(2.2)之间设置有用于密封的密封活动套(1.7)。

5.根据权利要求3所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述排水腔(1.2)底部设有底座(1.6)，所述下盘(6)与底座(1.6)之间设置有支撑杆(2.3)。

6.根据权利要求3所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述上盘(5)和下盘(6)与分别测试材料(3)之间设置有透水性缓冲材料(9)。

7.根据权利要求3所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述进水腔(1.1)和排水腔(1.2)的内部以及上盘(5)和下盘(6)的边缘设置有用于透水孔(7)对齐的位置标示。

8.根据权利要求3所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述进水腔(1.1)和排水腔(1.2)的敞口处通过密封连接装置(1.5)密封。

9.根据权利要求3～8中任一权利要求所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述带有稳定压力的水源(4)通过水泵(4.2)实现，所述进水腔(1.1)和排水腔(1.2)内分别设置有用于测量水压的进水压力表(11)和排水压力表(10)，所述排水口(1.4)设置有用于测量排水量的流量计(8.1)。

10.根据权利要求1～8中任一权利要求所述的用于法向压力下的渗透系数试验方法的试验装置，其特征在于：所述带有稳定压力的水源(4)通过放置在试验容器(1)上方的给水容器(4.1)实现，所述排水装置(8)为渗排水量测装置(8.2)。