[發明專利]用于測定土體飽和非飽和滲透系數的試驗方法

有效

• 申請號: 201010168101.1
• 申請日: 2010-05-11
• 公開（公告）號: CN101813606A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 李志清
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.用于測定土體飽和滲透系數的試驗方法，其特征是采用一種試驗裝置測定土體飽和滲透系數，該裝置由垂直加壓軸(1)、壓力室(2)、螺栓(3)、上頂蓋(4)、上底座(5)、上陶土板(6)、不銹鋼側限環(7)、第一微型氣壓傳感器(8)、孔隙水排水管路(9)、垂直位移傳感器(10)、垂直位移升降翼(11)、孔隙氣排氣管路(12)、垂直壓力升降軸(13)、孔隙氣進氣管路(15)、橡膠墊(16)、試樣(17)、第一微型水壓傳感器(18)、下陶土板(19)、下底座(20)、壓力室底座(21)、壓力室氣壓進氣管路(22)、孔隙水進水管路(23)、垂直壓力進水管路(24)、第二微型水壓傳感器(25)、第二微型氣壓傳感器(26)、第一控制閥門(27)、第二控制閥門(29)、第三孔隙水壓力傳感器(31)、第三控制閥門(32)、第四控制閥門(33)、第五控制閥門(36)和第六控制閥門(38)組成，利用該裝置測定土體飽和滲透系數的試驗方法如下，

①分別將上陶土板(6)、下陶土板(19)和試樣(17)抽氣飽和，然后將下陶土板(19)安裝在下底座(20)上，將橫截面積為a高度為h₁的試樣(17)安裝在下陶土板(19)上，試樣(17)上面安裝上陶土板(6)，將不銹鋼側限環(7)通過橡膠墊(16)卡在上頂蓋(4)和壓力室底座(21)之間，不銹鋼側限環(7)左側下面安裝第二微型水壓傳感器(25)，不銹鋼側限環(7)右側上面安裝第一微型水壓傳感器(18)；

②將壓力室(2)安裝在壓力室底座(21)上，擰緊壓力室螺栓(3)，將垂直加壓軸(1)擰下來對準上頂蓋(4)，將垂直位移傳感器(10)安裝在垂直位移升降翼(11)上，并將讀數歸零；

③關閉第一控制閥門(27)、第二控制閥門(29)、第五控制閥門(36)和第六控制閥門(38)，打開第三控制閥門(32)和第四控制閥門(33)，通過垂直壓力進水管路(24)施加壓力，使垂直壓力升降軸(13)上升，對試樣(17)進行一維垂直固結，通過第三孔隙水壓傳感器(31)控制壓力大小，通過垂直位移傳感器(10)控制固結位移，待垂直位移傳感器(10)讀數每小時小于0.01mm時固結穩定，測得垂直位移量h₂，試樣(17)高度為h＝h₁-h₂；

④打開第一控制閥門(27)，通過孔隙水進水管路(23)施加孔隙水壓力p_1水，通過孔隙水排水管路(9)施加孔隙壓力p_2水，使得差值p＝p_1水-p_2水達到試驗要求的壓力水頭，當孔隙水進水管路(23)的進水量與孔隙水排水管路(9)的出水量差值小于或等于5mm³時，認為試樣(17)在該狀態下達到滲流穩定狀態，此時測得單位時間t內流過試樣(17)的水量為q_w，可計算得試樣(17)在該狀態下的飽和水力滲透系數k_w＝q_wh/(apt)。

2.用于測定土體非飽和滲透系數的試驗方法，其特征是采用如權利要求1中所述的試驗裝置測定土體非飽和滲透系數，利用該裝置測定非飽和滲透系數的試驗方法如下，

①分別將上陶土板(6)和下陶土板(19)抽氣飽和，然后將下陶土板(19)安裝在下底座(20)上，將橫截面積為A高度為H₁的試樣(17)安裝在下陶土板(19)上，試樣(17)上面安裝上陶土板(6)，將不銹鋼側限環(7)通過橡膠墊(16)卡在上頂蓋(4)和壓力室底座(21)之間，不銹鋼側限環(7)左側上面安裝第一微型氣壓傳感器(8)，下面安裝第二微型水壓傳感器(25)，不銹鋼側限環(7)右側上面安裝第一微型水壓傳感器(18)，下面安裝第二微型氣壓傳感器(26)；

②將壓力室(2)安裝在壓力室底座(21)上，擰緊壓力室螺栓(3)，將垂直加壓軸(1)擰下來對準上頂蓋(4)，將垂直位移傳感器(10)安裝在垂直位移升降翼(11)上，并將讀數歸零；

③關閉第一控制閥門(27)、第二控制閥門(29)、第五控制閥門(36)和第六控制閥門(38)，打開第三控制閥門(32)和第四控制閥門(33)，通過垂直壓力進水管路(24)施加壓力，使垂直壓力升降軸(13)上升，對試樣(17)進行一維垂直壓力固結，通過第三孔隙水壓傳感器(31)控制壓力大小，通過垂直位移傳感器(10)控制固結位移，待垂直位移傳感器(10)讀數每小時小于0.01mm時固結穩定，測得垂直位移量H₂，試樣(17)高度為H＝H₁-H₂；

④打開第一控制閥門(27)、第二控制閥門(29)、第五控制閥門(36)和第六控制閥門(38)，通過壓力室氣壓進氣管路(22)施加氣壓P_1氣，通過孔隙水進水管路(23)和孔隙氣進氣管路(15)同時施加孔隙壓力P_1水和P_1氣，通過孔隙水排水管路(9)施加孔隙水壓力P_2水，使得差值S＝P_1氣-P_1水+P_2水達到試驗要求的基質吸力值，待孔隙氣排氣管路(12)有氣體排出時關閉第二控制閥門(29)；

⑤當孔隙水進水管路(23)的進水量與孔隙水排水管路(9)的出水量差值小于或等于5mm³，第一微型氣壓傳感器(8)、第一微型水壓傳感器(18)、第二微型水壓傳感器(25)和第二微型氣壓傳感器(26)讀數變化均小于或等于3kPa時，認為該狀態為滲流穩定狀態；

⑥改變孔隙水進水管路(23)水壓力到P′_1水值，使得試樣內部基質吸力值達到S′＝P_1氣-P′_1水+P_2水，按照步驟⑤達到滲流穩定狀態后，測得單位時間T內流過試樣(17)的水量為Q_w，可計算得試樣(17)在該狀態下的非飽和滲透系數K_w＝10*ln(S′/S)*Q_wH/(TA(S′-S))。