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[摘 要]通过在K0固结仪压力室两端增设渗透水流孔道，实现了水头与荷载耦合作用下土样侧向固结压力、孔隙水压力、渗透及变形特性的联合测定；通过在K0固结仪压力室两端增设压力孔道，采用陶土板和半透膜两种材料使其经过体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连，使用轴平移技术控制吸力，可实现非饱和土样孔隙水压力和孔隙气压力的控制和量测，从而进行非饱和土的固结试验、压缩试验和渗透试验。改装而成的固结-渗透试验装置可用于饱和或非饱和土體的变形和渗透特性联合测定，对分析地下水位波动带内的软土变形强度特性、确定科学的地下水开采与回灌方案有着重要意义。
[关键词]非饱和土；改装固结仪；基质吸力；固结；渗透；变形
中图分类号：TU411.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0227-02
引言
针对饱和土的传统固结试验和渗透试验已有成熟的使用经验，但在实际工程中，土的含水量、密实度等时刻发生着变化。一些学者通过改装，已经取得了一定的研究成果。师旭超[1]对YS-1型压缩仪进了改装，通过在固结容器内增加渗透水流孔道，可分别进行固结试验和渗透试验，但由于改装是在常规固结试验仪上进行的，渗透试验过程中无法实现侧压力的施加和静止侧压力系数的量测等。李又云等[2]对K0固结仪进行了改装，可以同时进行固结、渗透试验，并测出土样的侧向固结压力、孔隙水压力和渗透系数。
本文在分析和总结前人经验的基础上，在K0固结仪的基础上进行改装。通过在压力室两端增设渗透水流孔道，实现了水头与荷载耦合作用下土样的侧向固结压力、孔隙水压力、渗透特性及土样变形的联合测定。通过在压力室两端设置压力孔道，采用陶土板和半透膜两种材料使其通过体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连，采用轴平移技术控制吸力，可实现了试样孔隙水压力和孔隙气压力的控制和量测，从而进行非饱和土的固结试验、压缩试验和渗透试验。
1 试验装置的研制
1.1 研制思路
K0固结仪改装后，应能调节水头和荷载，得到不同固结状态下饱和土样的渗透系数，分析水头波动和荷载变化耦合作用下，土样的变形及渗透特性的演化规律；同时还应能实现基质吸力的控制，进行非饱和土样在减饱和-增饱和过程中进行变形-渗透试验的联合测定，以及不同固结状态下非饱和土的稳态渗流试验和浸水试验，以分析不同土性、荷载状态下土样的变形特性和渗透特性的演化规律。因此，改装后的K0固结仪需要满足以下要求：
（1）加荷系统必须稳定、出力大；
（2）压力室的密封性必须完好，保证从土样中排出的微量水能完全进入测流管的同时，还应实现良好的防气密封；
（3）土样与容器之间应密切贴合，保证在整个试验过程中水或气流只能在土样中通过；
（4）具有一可以活动的传压盖板，传压盖板与压力室之间应密封良好，并使两者之间的摩阻力尽可能小；
（5）压力室两端应设置有水流或气流通道，以便将压力室内部残留气体排空，并提供渗流水头，从而实现固结-渗透联合测定，在进行渗透试验时还需要使土样能保持当前变形后的高度不变，以分析不同固结状态下土样的渗透特性；
（6）为实现非饱和土的固结和渗透试验，压力室两端还应设置可实现孔隙水压力和孔隙气压力变化可控功能的体积压力控制系统。
根据以上要求，研制的固结-渗透联合测定试验装置应包括荷载系统、传压盖板、压力室、数据采集系统、高压气瓶和水箱，从而确定出该装置的结构体系如图1所示。
进行饱和土的固结-渗透联合测定试验时，通过静荷载系统施加荷载进行静力固结，通过数据采集系统实现自动数据采集，在不同固结状态下，保持土样变形后的高度不变，通过水箱施加水头进行渗透试验。
进行非饱和土的固结、渗透试验时，分别通过高压气瓶和水箱向压力室上、下部施加孔隙气压力和孔隙水压力，采用轴平移技术控制吸力，通过静荷载系统施加轴向荷载，进行非饱和土的压缩、固结及渗透试验。
1.2 研制要点
（1）密封问题
在仪器研制改装过程中，防水、防气密封是最难解决的问题。在土工试验中，要保证试验精度，就应该最大限度地减小误差，凡是有可能漏气、漏水的地方都要考虑密封的问题。
改装过程中，连接收集水系统的导管与传压盖板和压力室之间均通过螺栓连接，在连接处通过缠防水胶带即可实现防水、气密封。针对传压盖板与压力室之间的密封，由于传压盖板是一个运动体，在受到外加荷载时，要随土样发生沉降或膨胀变形，所以在研制、改装过程中既要保证密封，又要减小摩擦力，因此本次改装采用动公差配合设计、加密封圈与涂抹黄油相结合的密封方法。动公差配合设计在机械设计理论中，对于活塞的运动一般采用动公差配合设计方法，但对于本试验装置采用动公差配合设计并不能完全保证传压盖板与压力室之间的防水及防气密封。所以在此基础上考虑在活塞壁上加2道U型槽，在U型槽内设置O型橡胶密封圈，由于密封圈与压力室侧壁之间存在摩阻力，需要在试验前预先平衡掉。最后再对活塞壁涂抹黄油，这样不仅可以很好地解决漏水问题，而且还在很大程度上减小了密封圈与压力室侧壁之间的摩阻力。
（2）基质吸力的控制
对于非饱和土，要进行非饱和土的固结试验和渗透试验，就必须实现基质吸力的控制。本次改装可采用轴平移技术来控制基质吸力，轴平移技术最初是由Hilf（1956）提出来的，他还证明了密闭容器内非饱和土试样的孔隙水压力增加值等于压力室内孔隙气压力的增加值[3]。因此，向压力室内施加气压力，并不影响试样的基质吸力，同时试样内部含水量也不会发生变化，这大大方便了试样渗气系数的量测，进而可通过理论计算得到渗水系数，而不用直接量测渗水系数。
（3）孔隙水、气压力的控制和量测 为了实现试样内部孔隙水压力和孔隙气压力的控制和量测，水箱、高压气瓶还需要通过体积压力控制系统与压力室相连，本装置至少应设置4个体积压力控制器，孔隙水、气压力控制器各两个，分别通过传压盖板和压力室底部向试样两端施加。体积压力控制器可以采用英国GDS公司研发的GDS控制系统，它既是一个通用的水压源又是一个体变测量计。它不仅能控制和量测试样内部的水压力和气压力，还能准确量出施加的水或气体的体积，GDS控制系统还可以实现恒定流速或恒定水头，通过数据采集器读取压力和体变值，是渗透试验的理想设备。
为了实现试样两端孔隙水压力与孔隙气压力的分别控制，促使水、氣的各自流动，还需要借助只能透水和只能透气的材料。防气透水材料可选用美国SEC公司生产的高进气值陶土板，它是一种天然的可浸润亲水多孔材料，并含有可吸附或释放水的通道的物质，在完全饱和时表面会形成具有表面张力的收缩膜，从而阻止空气通过陶瓷板。防水透气材料可选用河北工业大学研制的双面透气的防水透气半透膜。将陶土板和半透膜分别通过体积压力控制器与水箱和高压气瓶连接起来后，陶土板则起着分界面作用，其顶面承受的是孔隙气压力，底面承受孔隙水压力，二者之差即为土样的基质吸力。
1.3 试验装置
根据上述研制要点改装而成的固结-渗透试验装置[4]由动荷载系统、静荷载系统、传压盖板、压力室、数据采集系统、高压气瓶和水箱组成。试验装置各部分具体组成情况如下：
（1）动荷载系统
通过功率放大器和激振器向压力室内的试样施加冲击荷载。
（2）静荷载系统
采用原K0固结仪的加荷系统作为静荷载系统施加静荷载。
（3）传压盖板
传压盖板直径为61.5mm，中部设置有圆形渗水孔，方便在饱和土固结试验过程中进行渗透试验。渗水孔两侧分别预留出一高8mm，直径14mm的圆形小孔，分别用陶土板和透水石与防水透气膜填充，再通过孔道和体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连。传压盖板顶部设置有排气孔，用于排除装样后的残留空气。传压盖板的侧壁还设置有U型槽，用于放置O型密封圈。
（4）压力室
压力室用于盛置土样，其尺寸和结构组成与原K0固结仪基本相同，仅在压力室底部增加了孔隙水压力孔道和孔隙气压力孔道，它们一端通过陶土板、半透膜及透水石与试样底部相连，另一端通过体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连。
（5）数据采集系统
数据采集系统压力变送器、侧压力传感器、孔隙水压力传感器、位移传感器、体积压力控制器及动态测试系统，它们通过信号传输线最终均与计算机相连，可实现全部试验数据的自动采集。
2 试验装置的应用
对饱和土，利用本装置除可进行传统固结试验、压缩试验、应力松弛试验、蠕变试验、渗透试验和动力固结试验外，还可实现不同固结压力下的固结-渗透联合测定；试验中可测定土样的静止侧压力系数、孔隙水压力随时间的消散过程、加卸荷条件下的排吸水量以及不同固结应力下的渗透系数。经改装检定，该装置可用于饱和软土的固结-渗透联合测定[5]。
对于非饱和土，利用本装置理论上可进行控制基质吸力的压缩试验、排气不排水压缩试验、控制竖向净正应力为常数的收缩试验、稳态渗流试验、渗水系数及渗气系数测定和浸水试验等，其改装、检定及应用过程需要进一步开展具体试验工作进行探索和验证。
（1）饱和土渗透固结联合测定
通过静荷载系统向土样施加预压力，使压力室上下透水石与土样及上部透水石与传压盖板之间密切接触，预压力的大小应刚好克服掉传压盖板与压力室侧壁之间的摩擦力；然后按照拟定的试验方案，通过静荷载系统施加各级荷载，进行固结试验，按照所需的累积固结时间序列记录变形量。当土样每小时变形量小于0.01mm时认为土样变形达到稳定。渗透试验则在固结试验过程中交错进行，根据试验需要，在某级固结压力作用下的不同固结变形或时刻，固定杠杆式加载装置，让土样保持该变形后的高度不变，通过水箱施加水头，进行渗透试验。渗透试验完成后，还可继续进行固结试验，并按累积固结时间序列记录变形量。
（2）控制基质吸力的压缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力，然后利用高压气瓶向试样施加一定的气压力，待试样变形达到稳定后，保持这一气压力使基质吸力保持为常数。再通过静荷载系统逐级施加轴向荷载，按所需时间序列记录变形量，进行非饱和土的压缩试验。
（3）排气不排水压缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。然后拆孔隙气压力孔道与体积压力控制器之间的连接线，然后利用半透膜让试样与大气连通，通过静荷载系统施加轴向荷载，按所需时间序列记录变形量和孔隙水压力变化情况，进行排气不排水压缩试验。试验过程中通过数据采集系统采集变形及孔隙水压力变化情况。
（4）控制竖向净正应力为常数的收缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，然后通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。通过静荷载系统向试样施加一定的轴向压应力，待变形和排水速率满足指定要求时，再通过高压气瓶逐级施加气压力，即逐级增大基质吸力。由此可得到竖向净正应力不为0的广义土-水特征曲线。
（5）稳态渗流试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，然后通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。利用水箱和体积压力控制器向试样的上部或下部提供常水力梯度。试验由低基质吸力开始，再通过高压气瓶和体积压力控制器逐级施加气压力，逐级增加基质吸力。在常水力梯度的作用下，当水分流入和流出试样的速率相等，且试样上、下部基质吸力随时间保持为常数时即达到稳定渗流条件，通过记录一定时间内流过土样断面的水量以及土样中的水力梯度，从而计算出该土样的渗水系数。试验过程中还可根据需要施加10～200kPa轴向荷载。
3 结论
通过对K0固结仪进行改装，研制出了可同时适用于饱和或非饱和土的高压固结-渗透联合测定试验装置，该装置具有以下优点和积极效果：
（1）对饱和土样可进行不同固结压力下的固结-渗透联合测定试验；过程中可测定土样的静止侧压力系数、孔隙水压力随时间的消散过程、加卸荷条件下的排吸水量以及不同固结应力下的渗透系数。
（2）采用轴平移技术，能够方便快捷的控制和量测基质吸力，能够准确量测和控制非饱和试样的孔隙水压力和气压力，并实现水、气体的施加及渗入、渗出试样的流体体积的量测，能够对非饱和试样分别进行固结试验、压缩试验和渗透试验，在渗透试验过程中还可施加10～200kPa轴向荷载。
（3）改装而成的固结-渗透试验装置可用于饱和和非饱和土体的变形和渗透特性联合测定，对分析地下水位波动带内的软土变形强度特性、确定科学的地下水开采与回灌方案有着重要意义。
参考文献
[1] 师旭超，汪稔，胡元育等.渗透固结试验装置的研制[J].岩石力学与工程学报，2004，23（22）：3891-3895.
[2] 李又云，李哲，谢永利.一维固结理论中固结系数的试验分析[J].建筑科学与工程学报，2008，25（3）：102-107
[3] Fredlund D G， Rahardjo H.非饱和土土力学[M]（陈仲颐等译）.北京：中国建筑工业出版社，1997.
[4] 中国科学院武汉岩土力学研究所.多功能土的固结及渗透试验装置及其试验方法[P].中国专利：CN201010260128.3，2012-01-11.
[5] 陈能远，孟庆山，胡晓兰.滨海相软土固结-渗透联合测定试验研究.工程勘察.2011（12）：6-10.
[关键词]非饱和土；改装固结仪；基质吸力；固结；渗透；变形
中图分类号：TU411.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）19-0227-02
引言
针对饱和土的传统固结试验和渗透试验已有成熟的使用经验，但在实际工程中，土的含水量、密实度等时刻发生着变化。一些学者通过改装，已经取得了一定的研究成果。师旭超[1]对YS-1型压缩仪进了改装，通过在固结容器内增加渗透水流孔道，可分别进行固结试验和渗透试验，但由于改装是在常规固结试验仪上进行的，渗透试验过程中无法实现侧压力的施加和静止侧压力系数的量测等。李又云等[2]对K0固结仪进行了改装，可以同时进行固结、渗透试验，并测出土样的侧向固结压力、孔隙水压力和渗透系数。
本文在分析和总结前人经验的基础上，在K0固结仪的基础上进行改装。通过在压力室两端增设渗透水流孔道，实现了水头与荷载耦合作用下土样的侧向固结压力、孔隙水压力、渗透特性及土样变形的联合测定。通过在压力室两端设置压力孔道，采用陶土板和半透膜两种材料使其通过体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连，采用轴平移技术控制吸力，可实现了试样孔隙水压力和孔隙气压力的控制和量测，从而进行非饱和土的固结试验、压缩试验和渗透试验。
1 试验装置的研制
1.1 研制思路
K0固结仪改装后，应能调节水头和荷载，得到不同固结状态下饱和土样的渗透系数，分析水头波动和荷载变化耦合作用下，土样的变形及渗透特性的演化规律；同时还应能实现基质吸力的控制，进行非饱和土样在减饱和-增饱和过程中进行变形-渗透试验的联合测定，以及不同固结状态下非饱和土的稳态渗流试验和浸水试验，以分析不同土性、荷载状态下土样的变形特性和渗透特性的演化规律。因此，改装后的K0固结仪需要满足以下要求：
（1）加荷系统必须稳定、出力大；
（2）压力室的密封性必须完好，保证从土样中排出的微量水能完全进入测流管的同时，还应实现良好的防气密封；
（3）土样与容器之间应密切贴合，保证在整个试验过程中水或气流只能在土样中通过；
（4）具有一可以活动的传压盖板，传压盖板与压力室之间应密封良好，并使两者之间的摩阻力尽可能小；
（5）压力室两端应设置有水流或气流通道，以便将压力室内部残留气体排空，并提供渗流水头，从而实现固结-渗透联合测定，在进行渗透试验时还需要使土样能保持当前变形后的高度不变，以分析不同固结状态下土样的渗透特性；
（6）为实现非饱和土的固结和渗透试验，压力室两端还应设置可实现孔隙水压力和孔隙气压力变化可控功能的体积压力控制系统。
根据以上要求，研制的固结-渗透联合测定试验装置应包括荷载系统、传压盖板、压力室、数据采集系统、高压气瓶和水箱，从而确定出该装置的结构体系如图1所示。
进行饱和土的固结-渗透联合测定试验时，通过静荷载系统施加荷载进行静力固结，通过数据采集系统实现自动数据采集，在不同固结状态下，保持土样变形后的高度不变，通过水箱施加水头进行渗透试验。
进行非饱和土的固结、渗透试验时，分别通过高压气瓶和水箱向压力室上、下部施加孔隙气压力和孔隙水压力，采用轴平移技术控制吸力，通过静荷载系统施加轴向荷载，进行非饱和土的压缩、固结及渗透试验。
1.2 研制要点
（1）密封问题
在仪器研制改装过程中，防水、防气密封是最难解决的问题。在土工试验中，要保证试验精度，就应该最大限度地减小误差，凡是有可能漏气、漏水的地方都要考虑密封的问题。
改装过程中，连接收集水系统的导管与传压盖板和压力室之间均通过螺栓连接，在连接处通过缠防水胶带即可实现防水、气密封。针对传压盖板与压力室之间的密封，由于传压盖板是一个运动体，在受到外加荷载时，要随土样发生沉降或膨胀变形，所以在研制、改装过程中既要保证密封，又要减小摩擦力，因此本次改装采用动公差配合设计、加密封圈与涂抹黄油相结合的密封方法。动公差配合设计在机械设计理论中，对于活塞的运动一般采用动公差配合设计方法，但对于本试验装置采用动公差配合设计并不能完全保证传压盖板与压力室之间的防水及防气密封。所以在此基础上考虑在活塞壁上加2道U型槽，在U型槽内设置O型橡胶密封圈，由于密封圈与压力室侧壁之间存在摩阻力，需要在试验前预先平衡掉。最后再对活塞壁涂抹黄油，这样不仅可以很好地解决漏水问题，而且还在很大程度上减小了密封圈与压力室侧壁之间的摩阻力。
（2）基质吸力的控制
对于非饱和土，要进行非饱和土的固结试验和渗透试验，就必须实现基质吸力的控制。本次改装可采用轴平移技术来控制基质吸力，轴平移技术最初是由Hilf（1956）提出来的，他还证明了密闭容器内非饱和土试样的孔隙水压力增加值等于压力室内孔隙气压力的增加值[3]。因此，向压力室内施加气压力，并不影响试样的基质吸力，同时试样内部含水量也不会发生变化，这大大方便了试样渗气系数的量测，进而可通过理论计算得到渗水系数，而不用直接量测渗水系数。
（3）孔隙水、气压力的控制和量测 为了实现试样内部孔隙水压力和孔隙气压力的控制和量测，水箱、高压气瓶还需要通过体积压力控制系统与压力室相连，本装置至少应设置4个体积压力控制器，孔隙水、气压力控制器各两个，分别通过传压盖板和压力室底部向试样两端施加。体积压力控制器可以采用英国GDS公司研发的GDS控制系统，它既是一个通用的水压源又是一个体变测量计。它不仅能控制和量测试样内部的水压力和气压力，还能准确量出施加的水或气体的体积，GDS控制系统还可以实现恒定流速或恒定水头，通过数据采集器读取压力和体变值，是渗透试验的理想设备。
为了实现试样两端孔隙水压力与孔隙气压力的分别控制，促使水、氣的各自流动，还需要借助只能透水和只能透气的材料。防气透水材料可选用美国SEC公司生产的高进气值陶土板，它是一种天然的可浸润亲水多孔材料，并含有可吸附或释放水的通道的物质，在完全饱和时表面会形成具有表面张力的收缩膜，从而阻止空气通过陶瓷板。防水透气材料可选用河北工业大学研制的双面透气的防水透气半透膜。将陶土板和半透膜分别通过体积压力控制器与水箱和高压气瓶连接起来后，陶土板则起着分界面作用，其顶面承受的是孔隙气压力，底面承受孔隙水压力，二者之差即为土样的基质吸力。
1.3 试验装置
根据上述研制要点改装而成的固结-渗透试验装置[4]由动荷载系统、静荷载系统、传压盖板、压力室、数据采集系统、高压气瓶和水箱组成。试验装置各部分具体组成情况如下：
（1）动荷载系统
通过功率放大器和激振器向压力室内的试样施加冲击荷载。
（2）静荷载系统
采用原K0固结仪的加荷系统作为静荷载系统施加静荷载。
（3）传压盖板
传压盖板直径为61.5mm，中部设置有圆形渗水孔，方便在饱和土固结试验过程中进行渗透试验。渗水孔两侧分别预留出一高8mm，直径14mm的圆形小孔，分别用陶土板和透水石与防水透气膜填充，再通过孔道和体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连。传压盖板顶部设置有排气孔，用于排除装样后的残留空气。传压盖板的侧壁还设置有U型槽，用于放置O型密封圈。
（4）压力室
压力室用于盛置土样，其尺寸和结构组成与原K0固结仪基本相同，仅在压力室底部增加了孔隙水压力孔道和孔隙气压力孔道，它们一端通过陶土板、半透膜及透水石与试样底部相连，另一端通过体积压力控制器分别与水箱和高压气瓶相连。
（5）数据采集系统
数据采集系统压力变送器、侧压力传感器、孔隙水压力传感器、位移传感器、体积压力控制器及动态测试系统，它们通过信号传输线最终均与计算机相连，可实现全部试验数据的自动采集。
2 试验装置的应用
对饱和土，利用本装置除可进行传统固结试验、压缩试验、应力松弛试验、蠕变试验、渗透试验和动力固结试验外，还可实现不同固结压力下的固结-渗透联合测定；试验中可测定土样的静止侧压力系数、孔隙水压力随时间的消散过程、加卸荷条件下的排吸水量以及不同固结应力下的渗透系数。经改装检定，该装置可用于饱和软土的固结-渗透联合测定[5]。
对于非饱和土，利用本装置理论上可进行控制基质吸力的压缩试验、排气不排水压缩试验、控制竖向净正应力为常数的收缩试验、稳态渗流试验、渗水系数及渗气系数测定和浸水试验等，其改装、检定及应用过程需要进一步开展具体试验工作进行探索和验证。
（1）饱和土渗透固结联合测定
通过静荷载系统向土样施加预压力，使压力室上下透水石与土样及上部透水石与传压盖板之间密切接触，预压力的大小应刚好克服掉传压盖板与压力室侧壁之间的摩擦力；然后按照拟定的试验方案，通过静荷载系统施加各级荷载，进行固结试验，按照所需的累积固结时间序列记录变形量。当土样每小时变形量小于0.01mm时认为土样变形达到稳定。渗透试验则在固结试验过程中交错进行，根据试验需要，在某级固结压力作用下的不同固结变形或时刻，固定杠杆式加载装置，让土样保持该变形后的高度不变，通过水箱施加水头，进行渗透试验。渗透试验完成后，还可继续进行固结试验，并按累积固结时间序列记录变形量。
（2）控制基质吸力的压缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力，然后利用高压气瓶向试样施加一定的气压力，待试样变形达到稳定后，保持这一气压力使基质吸力保持为常数。再通过静荷载系统逐级施加轴向荷载，按所需时间序列记录变形量，进行非饱和土的压缩试验。
（3）排气不排水压缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。然后拆孔隙气压力孔道与体积压力控制器之间的连接线，然后利用半透膜让试样与大气连通，通过静荷载系统施加轴向荷载，按所需时间序列记录变形量和孔隙水压力变化情况，进行排气不排水压缩试验。试验过程中通过数据采集系统采集变形及孔隙水压力变化情况。
（4）控制竖向净正应力为常数的收缩试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，然后通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。通过静荷载系统向试样施加一定的轴向压应力，待变形和排水速率满足指定要求时，再通过高压气瓶逐级施加气压力，即逐级增大基质吸力。由此可得到竖向净正应力不为0的广义土-水特征曲线。
（5）稳态渗流试验
通过静荷载系统向土样施加预压力，然后通过数据采集系统量测试样内部的初始吸力。利用水箱和体积压力控制器向试样的上部或下部提供常水力梯度。试验由低基质吸力开始，再通过高压气瓶和体积压力控制器逐级施加气压力，逐级增加基质吸力。在常水力梯度的作用下，当水分流入和流出试样的速率相等，且试样上、下部基质吸力随时间保持为常数时即达到稳定渗流条件，通过记录一定时间内流过土样断面的水量以及土样中的水力梯度，从而计算出该土样的渗水系数。试验过程中还可根据需要施加10～200kPa轴向荷载。
3 结论
通过对K0固结仪进行改装，研制出了可同时适用于饱和或非饱和土的高压固结-渗透联合测定试验装置，该装置具有以下优点和积极效果：
（1）对饱和土样可进行不同固结压力下的固结-渗透联合测定试验；过程中可测定土样的静止侧压力系数、孔隙水压力随时间的消散过程、加卸荷条件下的排吸水量以及不同固结应力下的渗透系数。
（2）采用轴平移技术，能够方便快捷的控制和量测基质吸力，能够准确量测和控制非饱和试样的孔隙水压力和气压力，并实现水、气体的施加及渗入、渗出试样的流体体积的量测，能够对非饱和试样分别进行固结试验、压缩试验和渗透试验，在渗透试验过程中还可施加10～200kPa轴向荷载。
（3）改装而成的固结-渗透试验装置可用于饱和和非饱和土体的变形和渗透特性联合测定，对分析地下水位波动带内的软土变形强度特性、确定科学的地下水开采与回灌方案有着重要意义。
参考文献
[1] 师旭超，汪稔，胡元育等.渗透固结试验装置的研制[J].岩石力学与工程学报，2004，23（22）：3891-3895.
[2] 李又云，李哲，谢永利.一维固结理论中固结系数的试验分析[J].建筑科学与工程学报，2008，25（3）：102-107
[3] Fredlund D G， Rahardjo H.非饱和土土力学[M]（陈仲颐等译）.北京：中国建筑工业出版社，1997.
[4] 中国科学院武汉岩土力学研究所.多功能土的固结及渗透试验装置及其试验方法[P].中国专利：CN201010260128.3，2012-01-11.
[5] 陈能远，孟庆山，胡晓兰.滨海相软土固结-渗透联合测定试验研究.工程勘察.2011（12）：6-10.