一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置制造方法
【專利摘要】一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置，其特征是該裝置包括瓶塞(1)，集水瓶(2)，第一排氣口(3)，第二排氣口(4)，第三排氣口(5)，第一閥門(6)，第二閥門(7)，第三閥門(8)，第四閥門(9)，第五閥門(10)，水箱(11)，固定栓(12)，轉(zhuǎn)動軸(13)，加壓框架(14)，砝碼(15)，加壓軸(16)，第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，頂帽(19)，滲流桶(20)，透水石(21)，下底座(22)，第一取樣口(23)，第二取樣口(24)，第三取樣口(25)，第六閥門(26)，第七閥門(27)，第八閥門(28)，第一監(jiān)測口(29)，第二監(jiān)測口(30)，第三監(jiān)測口(31)，第九閥門(32)，第十閥門(33)，第十一閥門(34)，位移計(35)，連通管(36)和試樣(37)。該裝置測量精度高，使用方便，滿足樣品加載條件下定水頭垂直滲透控制要求，可以直接測定砂土、粉土、粘土等多孔介質(zhì)的滲透特性參數(shù)。
【專利說明】一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種土工試驗裝置，屬于土木(巖土)工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地質(zhì)災害頻繁發(fā)生，對人民生命財產(chǎn)安全造成危害?；露嘁蚪涤昊虻叵滤簧仙龑е聫碗s的地質(zhì)體強度降低，甚至產(chǎn)生崩滑流，這說明了地質(zhì)體內(nèi)部滲流的危害性，尤其在有壓水頭條件下的反向滲流，目前還沒有合適的實驗設(shè)備進行測量，還沒有形成統(tǒng)一的規(guī)范化操作流程。該申請就是要實用新型一種試驗裝置，以適用于多種多孔介質(zhì)滲流特性的測試或毛細水上升高度與速率的測量。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型目的是提供一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置，解決多孔介質(zhì)包括碎石土、砂土、粉土或粘性土的反向滲透特性與毛細水上升高度及速率等測量問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)解決方案，其特征是該裝置包括帶刻度的集水瓶2，水箱11，加壓框架14，加壓軸16，第一滲流管17，第二滲流管18，帶刻度的滲流桶20和加壓杠桿41，集水瓶2頂部安裝有瓶塞I，集水瓶2安裝有第一排氣口 3，第二排氣口 4，第三排氣口 5，第一排氣口 3安裝有第一閥門6，第二排氣口 4安裝有第二閥門7，第三排氣口 5安裝有第三閥門8，集水瓶2通過連通管36與水箱11連接，連通管36兩端分別安裝有第四閥門9和第五閥門10，用于分別控 制集水瓶2與水箱11，水箱11連接帶刻度的第一滲流管17，帶刻度的第二滲流管18，滲流桶20和位移計35，滲流桶20內(nèi)裝有試樣37，試樣37頂部安裝有頂帽19，試樣37底部安裝有透水石21，透水石21上面貼有試紙，透水石21下面安裝有下底座22，下底座22為螺旋形結(jié)構(gòu)設(shè)計，滲流桶20 —側(cè)安裝有第一取樣口 23，第二取樣口 24和第三取樣口 25，分別用于取不同水頭位置處的浸濕樣品，進行含水量測試，第一取樣口 23安裝有第六閥門26，第二取樣口 24安裝有第七閥門27，第三取樣口 25安裝有第八閥門28，滲流桶20對稱一側(cè)安裝有第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31，分別用于安裝微型探頭，進行含水量等項目測試，第一監(jiān)測口 29安裝有第九閥門32，第二監(jiān)測口 30安裝有第十閥門33，第三監(jiān)測口 31安裝有第十一閥門34，加壓框架14通過加壓軸16與頂帽19接觸，加壓框架14通過固定栓12與水箱11連接，加壓框架14通過轉(zhuǎn)動軸13與加壓杠桿41連接，轉(zhuǎn)動軸13連接有第一吊鉤38，加壓杠桿通過第二吊鉤39與砝碼15連接，轉(zhuǎn)動軸連接有大砝碼40。
[0005](I)采用該裝置進行非飽和土體定水頭垂直滲透試驗方法如下:
[0006]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，用于監(jiān)測試樣37不同層位含水量變化情況；[0007]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，按照試驗要求的定水頭高度，調(diào)整集水瓶2與水箱11之間的高差，且保持第三排氣口 5始終高于水箱2的上表面，打開瓶塞1，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面3-5cm時停止注水，預留一部分空間，塞緊瓶塞I ;
[0008]③按照試驗要求打開第一閥門6進行排氣排水，待第一排氣口 3沒有水流出后，關(guān)閉第一閥門6，記錄第一排氣口 3的刻度值及集水瓶2與水箱11上表面高差值，二者之和即為滲流試驗的定水頭高度值；
[0009]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進入第一滲流管17與第二滲流管18時，開始計時，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時間，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值，該刻度值與所用時間的比值，即為該定水頭壓力下試樣37的滲透速率；
[0010]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。
[0011](2)采用該裝置進行加載條件下非飽和土體定水頭垂直滲透試驗方法如下:
[0012]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，用于監(jiān)測試樣37不同層位含水量變化情況；
[0013]②試樣37上面安裝頂帽19，頂帽19與加壓軸16接觸，按照試樣要求安裝砝碼15，為試樣37施加垂直固結(jié)壓力，待位移計35顯示值達到試驗要求后，固結(jié)完畢；
[0014]③關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，按照試驗要求的定水頭高度，調(diào)整集水瓶2與水箱11之間的高差，且保持第三排氣口 5始終高于水箱2的上表面，打開瓶塞1，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面3-5cm時停止注水，預留一部分空間，塞緊瓶塞I ;
[0015]④按照試驗要求打開第一閥門6進行排氣排水，待第一排氣口 3沒有水流出后，關(guān)閉第一閥門6，記錄第一排氣口 3的刻度值及集水瓶2與水箱11上表面高差值，二者之和即為滲流試驗的定水頭高度值；
[0016]⑤打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進入第一滲流管17與第二滲流管18時，開始計時，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時間，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值，該刻度值與所用時間的比值，即為一定加載條件與定水頭壓力下試樣37的滲透速率；
[0017]⑥打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。
[0018]本實用新型優(yōu)點:
[0019]儀器制造簡單，測量精度高，使用方便，滿足樣品加載條件下反向滲透控制要求，可提供穩(wěn)定的水頭壓力，并進行有效的補水控制，可直接測定各種多孔介質(zhì)包括碎石土、砂土、粉土、粘土等的滲透規(guī)律及毛細水上升高度與速率等參數(shù)。
[0020]本實用新型適用范圍:
[0021]可用于土木工程或地質(zhì)工程中遇到的各種多孔介質(zhì)滲透特性測量與毛細水上升高度與速率等參數(shù)的室內(nèi)或現(xiàn)場測試。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0022]圖1是一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中有瓶塞1，集水瓶2,第一排氣口 3,第二排氣口 4,第三排氣口 5,第一閥門6,第二閥門7,第三閥門8,第四閥門9，第五閥門10，水箱11，固定栓12，轉(zhuǎn)動軸13，加壓框架14，砝碼15，加壓軸16，第一滲流管17，第二滲流管18，頂帽19，滲流桶20，透水石21，下底座22，第一取樣口 23，第二取樣口 24，第三取樣口 25，第六閥門26，第七閥門27，第八閥門28，第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30，第三監(jiān)測口 31，第九閥門32，第十閥門33，第十一閥門34，連通管36，試樣37，第一吊鉤38，第二吊鉤39，大砝碼40，加壓杠桿41。
[0023]圖2是一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖A-A側(cè)視圖。其中有水箱11，固定栓12，轉(zhuǎn)動軸13，加壓框架14，砝碼15，加壓軸16，位移計35。
[0024]圖3是一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置中下底座22螺旋形結(jié)構(gòu)示意圖。其中有下底座22。
【具體實施方式】:
[0025]實施例:
[0026](I)采用該裝置進行土體定水頭垂直滲透試驗:
[0027]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34 ；
[0028]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，調(diào)整集水瓶2的第一排氣口 3與水箱11上表面之間的高差為100cm，打開瓶塞I，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面5cm時停止注水，塞緊瓶塞I ;
[0029]③打開第一閥門6進行排氣排水,待第一排氣口 3沒有水流出后,關(guān)閉第一閥門6,記錄滲流試驗的定水頭高度值為IOOcm ；
[0030]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進入第一滲流管17與第二滲流管18時，開始計時，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時間T，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值H，即定水頭IOOcm水柱壓力下的平均滲透速率為H/T，并可獲得浸濕水位刻度變化值h隨試驗用時t的變化曲線規(guī)律；
[0031]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。
[0032](2)采用該裝置進行加載條件下土體定水頭垂直滲透試驗:
[0033]①將下底座22安裝于滲流桶20底部，下底座22上面安裝透水石21，透水石21上面安裝濾紙，濾紙上面安裝試樣37，打開第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，通過第一監(jiān)測口 29，第二監(jiān)測口 30和第三監(jiān)測口 31在試樣37內(nèi)部分別安裝微型含水量探頭，關(guān)閉第九閥門32，第十閥門33和第十一閥門34，試樣37上面安裝頂帽19，頂帽19與加壓軸16接觸，安裝砝碼15，為試樣37施加垂直固結(jié)壓力達到IOOkPa,待位移計35顯示值變化小于0.0lmm/min時，固結(jié)完畢；
[0034]②關(guān)閉第一閥門6，第二閥門7，第三閥門8，第四閥門9，第五閥門10，調(diào)整集水瓶2的第一排氣口 3與水箱11上表面之間的高差為100cm，打開瓶塞I，注入純凈水至集水瓶2中，使集水瓶2內(nèi)水面距離集水瓶2頂面5cm時停止注水，塞緊瓶塞I ;
[0035]③打開第一閥門6進行排氣排水,待第一排氣口 3沒有水流出后,關(guān)閉第一閥門6,記錄滲流試驗的定水頭高度值為IOOcm ；
[0036]④打開第四閥門9，再打開第五閥門10，水進入水箱2，第一滲流管17與第二滲流管18水面開始上升，水通過螺旋形結(jié)構(gòu)的下底座22，進入透水石21與濾紙后，沿試樣37上升，從水進入第一滲流管17與第二滲流管18時，開始計時，記錄滲流鋒面沿試樣37上升停止后所用時間T，記錄試樣37內(nèi)部浸濕水位刻度值H，即定水頭IOOcm水柱壓力與IOOkPa垂直荷載固結(jié)條件下，該試樣的平均滲透速率為H/T，并可獲得浸濕水位刻度變化值h隨試驗用時t的變化曲線規(guī)律；
[0037]⑤打開第六閥門26，第七閥門27和第八閥門28，分別取土樣進行含水量測定，并與試樣37內(nèi)部微型含水量探頭獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。
【權(quán)利要求】
1.一種非飽和土體定水頭垂直滲透量測裝置，其特征是該裝置包括瓶塞(1)，集水瓶(2),第一排氣口(3),第二排氣口(4),第三排氣口(5),第一閥門(6),第二閥門(7),第三閥門(8)，第四閥門(9)，第五閥門(10)，水箱(11)，固定栓(12)，轉(zhuǎn)動軸(13)，加壓框架(14)，砝碼(15)，加壓軸(16)，第一滲流管(17)，第二滲流管(18)，頂帽(19)，滲流桶(20)，透水石(21)，下底座(22)，第一取樣口(23)，第二取樣口(24)，第三取樣口(25)，第六閥門(26)，第七閥門(27)，第八閥門(28)，第一監(jiān)測口(29)，第二監(jiān)測口 (30)，第三監(jiān)測口 (31)，第九閥門(32)，第十閥門(33)，第十一閥門(34)，位移計(35)，連通管(36)和試樣(37)，集水瓶(2)頂部安裝有瓶塞(1)，集水瓶(2)安裝有第一排氣口(3)，第二排氣口(4)，第三排氣口(5)，第一排氣口(3)安裝有第一閥門(6)，第二排氣口(4)安裝有第二閥門(7)，第三排氣口(5)安裝有第三閥門(8)，集水瓶⑵通過連通管(36)與水箱(11)連接，連通管(36)兩端分別安裝有第四閥門(9)和第五閥門(10)，用于分別控制集水瓶⑵與水箱(11)，水箱(11)連接帶刻度的第一滲流管(17)，帶刻度的第二滲流管(18)，滲流桶(20)和位移計(35)，滲流桶(20)內(nèi)裝有試樣(37)，試樣(37)頂部安裝有頂帽(19)，試樣(37)底部安裝有透水石(21)，透水石(21)上面貼有試紙，透水石(21)下面安裝有下底座(22)，下底座(22)為螺旋形結(jié)構(gòu)設(shè)計，滲流桶(20) —側(cè)安裝有第一取樣口(23)，第二取樣口(24)和第三取樣口(25)，分別用于取不同水頭位置處的浸濕樣品，進行含水量測試，第一取樣口(23)安裝有第六閥門(26)，第二取樣口(24)安裝有第七閥門(27)，第三取樣口(25)安裝有第八閥門(28)，滲 流桶(20)對稱一側(cè)安裝有第一監(jiān)測口(29)，第二監(jiān)測口(30)和第三監(jiān)測口(31)，分別用于安裝微型探頭，進行含水量等項目測試，第一監(jiān)測口(29)安裝有第九閥門(32)，第二監(jiān)測口(30)安裝有第十閥門(33)，第三監(jiān)測口(31)安裝有第十一閥門(34)，加壓框架(14)通過加壓軸(16)與頂帽(19)接觸，加壓框架(14)通過固定栓(12)與水箱(11)連接，加壓框架(14)通過轉(zhuǎn)動軸(13)與加壓杠桿(41)連接，轉(zhuǎn)動軸(13)連接有第一吊鉤(38)，加壓杠桿通過第二吊鉤(39)與砝碼(15)連接，轉(zhuǎn)動軸連接有大砝碼(40)。
【文檔編號】G01N15/08GK203798706SQ201420094764
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】李志清, 孫喬寶, 王玨, 周應新, 李晶哲, 王高, 張汝文, 錢坤, 馬赟, 岳銳強 申請人:中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所, 云南蒙新高速公路建設(shè)指揮部