一、土的三相组成
在天然状态下，土呈三相系，即由固体颗粒Solic、水Water和空气Air三相所组成。
土的固体颗粒主要由矿物颗粒、有机物颗粒及岩屑颗粒构成土的骨架部分，即固相；土孔隙中的水及其溶解物构成土中液体部分，即液相；空气及其它一些气体构成土中气体部分，即气相。
天然土体中常含有一定数量呈液态、固态或气态的水。一般土需研究液态水，冻土还需研究固态水的含量。土中气态水，对土的性质影响不大，通常不作着重研究。
二、土的渗透性
主要研究不受土粒静电引力作用的水，称为自由水，自由水能在重力作用下移动，也能在表面张力作用下移动。按其移动所受作用力的不同，自由水可分为重力水和毛细水。自由水的移动形成渗流。
达西定律（Darcy's law）描述饱和土中水的渗流速度与水力坡降之间的线性关系的规律，又称线性渗流定律。1856年由法国工程师H.P.G.达西通过实验总结得到。1852~1855年，达西进行了水通过饱和砂的实验研究，发现了渗流量Q与上下游水头差（h2- h1）和垂直于水流方向的截面积A成正比，而与渗流长度l成反比，即：Q=K*A*（h2-h1）/l。
三、传统渗透系数测定方法
达西实验的装置如图所示。装置中的①是横截面积为A的直立圆筒，其上端开口，在圆筒侧壁装有两支相距为l的侧压管。筒底以上一定距离处装一透水石②，透水石上填放颗粒均匀的砂土。水由上端注入圆筒，多余的水从溢水管③溢出，使筒内的水位维持一个恒定值。渗透过砂层的水从短水管④流入量杯中，并以此来计算渗流量q。设△t时间内流入量杯的水体体积为△V, 则渗流量为q=△V /△t 。同时读取断面1-1和段面2-2处的侧压管水头值h1，h2，Δh为两断面之间的水头损失。
达西分析了大量实验资料，发现土中渗透的渗流量q与圆筒断面积A及水头损失△h 成正比，与断面间距l成反比。
四、新型渗透系数测定方法：全自动渗透试验系统
将试样用橡皮膜包裹置于三轴围压液中，可以通过体积压力控制器VPC施加围压，模拟现场不同深度下的渗流情况。通过两个体积压力控制器VPC分别在试样顶部和底部控制值孔压Pore Pressure（反压Back Pressure），实现水头差的控制。
电脑上安装岩土专业控制采集软件Geosys，对试验过程进行自动控制，数据采集以后自动记录，并且计算出渗透系数。
与传统方式不同的是：
① 围压可变可控
② 方便对试样进行饱和
③ 方便对试样进行固结
④ 水头压力准确
⑤ 灵活选择变水头、常水头试验
⑥ 自动控制
⑦ 通过电脑进行数据记录和计算
五、达西定律适用范围
达西定律是由砂质土体实验得到的，后来推广应用于其他土体如粘土和具有细裂隙的岩石等。进一步的研究表明，在某些条件下，渗透并不一定符合达西定律，因此在实际工作中我们还要注意达西定律的适用范围。
流速的影响：试验表明，当渗透速度较小时，渗透的沿程水头损失与流速的一次方成正比。在一般情况下，砂土、粘土中的渗透速度很小，其渗流可以看作是一种水流流线互相平行的流动——层流，渗流运动规律符合达西定律，渗透速度v与水力梯度i的关系可在v-i坐标系中表示成一条直线。
从粗颗粒土（如砾、卵石等）的试验结果看, 由于其孔隙很大，当水力梯度较小时，流速不大，渗流可认为是层流, v-i关系成线性变化，达西定律仍然适用。当水力梯度较大时，流速变大，渗流将过渡为不规则的相互混杂的流动形式——紊流,这时v-i关系呈非线性变化, 达西定律不再适用。
颗粒尺寸的影响：颗粒较细的高压缩性土，可自由膨胀的粘性土等的渗透试验表明，它们的渗透存在一个起始水力梯度，这种土只有在达到起始水力梯度后才能发生渗透。这类土在发生渗透后，其渗透速度仍可近似的用直线表示。
此外，级配、温度、测量方法、测量系统的选择、实验室条件也会产生一定的误差。更多详情，欢迎互相讨论。
六、经验数据
习惯上采用cm/s, m/s, m/day, cm/day等单位，各类砂土的渗透系数经验值如下：
Description
| min (m/s) | max (m/s) |
Well graded gravel, sandy gravel, with little or no fines
| 5x10^-4 | 5x10^-2 |
Poorly graded gravel, sandy gravel, with little or no fines | 5x10^-4 | 5x10^-2 |
Silty gravels, silty sandy gravels | 5x10^-8 | 5x10^-6 |
Alluvial sand and gravel | 4x10^-4 | 4x10^-3 |
Clayey gravels, clayey sandy gravels | 5x10^-9 | 5x10^-6 |
Well graded sands, gravelly sands, with little or no fines
| 1x10^-8 | 1x10^-6 |
参考文献：
1.https://www.wille-geotechnik.com/en/soil.html
2.《土力学》刘大鹏，尤晓暐，北京，清华大学出版社。
3.《土力学》李广信，张丙印，于玉贞，北京，清华大学出版社。
4.《高等土力学》薛守义，中国建材工业出版社。
5.Carter, M. and Bentley, S. (1991). Correlations of soil properties. Penetech Press Publishers, London.
6.Leonards G. A. Ed. 1962, Foundation ENgineering. McGraw Hill Book Company
7.Dysli M. and Steiner W., 2011, Correlations in soil mechanics, PPUR
8.West, T.R., 1995. Geology applied to engineering. Prentice Hall, 560 pp.
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